DE102022207103A1 - Method for controlling a vehicle - Google Patents
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Abstract
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs beschrieben, aufweisend Ermitteln einer Verkehrssituation aus Sensordaten, Ermitteln, durch eine Verkehrssituationsanalysefunktion, eines für die Verkehrssituation geeigneten Verhaltens des Fahrzeugs, Spezifizieren des ermittelten Verhaltens in Form einer oder mehrerer Fahraufgaben mit jeweils ein oder mehreren zugehörigen Parameterwerten, die das dynamische Verhalten des Fahrzeugs und/oder einen Abstand gegenüber einem jeweiligen Bezugspunkt angeben, Erzeugen, für jede Fahraufgabe, eines Fahraufgaben-Datensatzes, der eine Angabe der Fahraufgabe und der jeweiligen ein oder mehreren zugehörigen Parameterwerte aufweist, Übergeben jedes erzeugten Fahraufgaben-Datensatzes an eine Bewegungssteuerungsfunktion, Erzeugen, durch die Bewegungssteuerungsfunktion, von Steuersignalen zur Erfüllung der einen oder mehreren Fahraufgaben; und Steuern des Fahrzeugs mittels der erzeugten Steuersignale.According to various embodiments, a method for controlling a vehicle is described, comprising determining a traffic situation from sensor data, determining, by means of a traffic situation analysis function, a behavior of the vehicle that is suitable for the traffic situation, specifying the determined behavior in the form of one or more driving tasks, each with one or more associated ones Parameter values that indicate the dynamic behavior of the vehicle and/or a distance from a respective reference point, generating, for each driving task, a driving task data set which has an indication of the driving task and the respective one or more associated parameter values, transferring each generated driving task Data set to a motion control function, generating, by the motion control function, control signals to fulfill the one or more driving tasks; and controlling the vehicle using the generated control signals.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs.The present disclosure relates to methods of controlling a vehicle.
Bei der Bereitstellung von Fahrerassistenzfunktionen oder auch Funktionen für das autonome Fahren erfolgt typischerweise eine Situationsanalyse gefolgt von einer Bewegungssteuerung, die Steuersignale für Aktuatoren des Fahrzeugs ermittelt. Über die Schnittstelle zwischen Situationsanalyse und Bewegungssteuerung wird Information über den Korridor (laterale Begrenzungen, dynamische Objekte wie andere Verkehrsteilnehmer), den die Bewegungssteuerung berücksichtigen muss, übertragen.When providing driver assistance functions or functions for autonomous driving, a situation analysis is typically carried out followed by a motion control that determines control signals for the vehicle's actuators. Information about the corridor (lateral boundaries, dynamic objects such as other road users) that the movement control must take into account is transmitted via the interface between situation analysis and motion control.
Ein möglicher Ansatz hierfür ist, dass keine Korridorabstraktion der dynamischen Objekte stattfindet. Objekte mit ihren realen Fahrzeugeigenschaften und -relationen zur Umwelt (z.B. Spurzuordnung, Fahrzeugtyp) werden der Bewegungssteuerung direkt zur Verfügung gestellt. Dadurch ist eine sehr genaue Adaption an Objekttyp möglich, und indirekt kann eine jeweilige Fahraufgabe durch die Bewegungssteuerung abgeleitet werden. Fahrdynamische Grenzwerte werden der Bewegungssteuerung dabei nicht übermittelt, diese legt die Bewegungssteuerung selbst fest. Dadurch entsteht jedoch eine hohe Abhängigkeit von der Bewegungssteuerung von der Situationsanalyse, ein hoher Applikationsaufwand auf Seite der Bewegungssteuerung und eine komplexe Logik mit vielen Sonderfällen.A possible approach to this is that there is no corridor abstraction of the dynamic objects. Objects with their real vehicle properties and relationships to the environment (e.g. lane assignment, vehicle type) are made directly available to the motion control. This makes very precise adaptation to the object type possible, and a respective driving task can be derived indirectly through the motion control. Driving dynamic limit values are not transmitted to the motion control; these are determined by the motion control itself. However, this creates a high dependency of the motion control on the situation analysis, a high application effort on the motion control side and a complex logic with many special cases.
Ein weiterer Ansatz ist die Zusammenfassung aller dynamischen Objekte zu wenigen Grenzen, d.h. vor der Bewegungssteuerung werden bereits die bei der Regelung zu berücksichtigenden Objekte vorausgewählt. Dabei gelten fahrdynamische Grenzwerte generell für die Schnittstelle und es gibt insgesamt nur eine Fahraufgabe („Fahre nach vorn“), die generell für die Schnittstelle zwischen Situationsanalyse und Bewegungssteuerung gilt. Diese starke Abstraktion verhindert jedoch zielgerichtetes Reagieren auf einzelne dynamische Objekte. Außerdem kann die Vorauswahl der relevanten Objekte zu nicht plausiblem Gesamtverhalten führen, wenn die Prädiktion der dynamischen Objekte schlecht ist und die Vorauswahl deshalb wechselt.Another approach is to combine all dynamic objects into a few boundaries, i.e. the objects to be taken into account in the control are preselected before the movement control. Driving dynamic limit values generally apply to the interface and there is only one driving task (“drive forward”) that generally applies to the interface between situation analysis and motion control. However, this strong abstraction prevents targeted reactions to individual dynamic objects. In addition, the preselection of the relevant objects can lead to implausible overall behavior if the prediction of the dynamic objects is poor and the preselection therefore changes.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile der obigen Ansätze zu vermeiden und dementsprechend eine Schnittstelle zwischen Situationsanalyse und Bewegungssteuerung bereitzustellen, die eine Abstraktion einer Fahraufgabe leistet, dabei aber der Bewegungssteuerung alle benötigten Informationen bereitstellt, um die Fahraufgabe komfortabel und in der Art eines menschlichen Fahrers auszuführen.The invention is based on the object of avoiding the disadvantages of the above approaches and accordingly providing an interface between situation analysis and movement control, which provides an abstraction of a driving task, but at the same time provides the movement control with all the information required to carry out the driving task comfortably and in the manner of a human driver.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs bereitgestellt, aufweisend Ermitteln einer Verkehrssituation aus Sensordaten, Ermitteln, durch eine Verkehrssituationsanalysefunktion, eines für die Verkehrssituation geeigneten Verhaltens des Fahrzeugs, Spezifizieren des ermittelten Verhaltens in Form einer oder mehrerer Fahraufgaben mit jeweils ein oder mehreren zugehörigen Parameterwerten, die das dynamische Verhalten des Fahrzeugs und/oder einen Abstand gegenüber einem jeweiligen Bezugspunkt angeben, Erzeugen, für jede Fahraufgabe, eines Fahraufgaben-Datensatzes gemäß, der eine Angabe der Fahraufgabe und der jeweiligen ein oder mehreren zugehörigen Parameterwerte aufweist, Übergeben jedes erzeugten Fahraufgaben-Datensatzes an eine Bewegungssteuerungsfunktion, Erzeugen, durch die Bewegungssteuerungsfunktion, von Steuersignalen zur Erfüllung der einen oder mehreren Fahraufgaben; und Steuern des Fahrzeugs mittels der erzeugten Steuersignale.According to various embodiments, a method for controlling a vehicle is provided, comprising determining a traffic situation from sensor data, determining, by means of a traffic situation analysis function, a behavior of the vehicle that is suitable for the traffic situation, specifying the determined behavior in the form of one or more driving tasks, each with one or more associated ones Parameter values that indicate the dynamic behavior of the vehicle and / or a distance from a respective reference point, generating, for each driving task, a driving task data set which has an indication of the driving task and the respective one or more associated parameter values, transferring each generated driving task -Data set to a motion control function, generating, by the motion control function, control signals to fulfill the one or more driving tasks; and controlling the vehicle using the generated control signals.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren erfolgt durch die Fahraufgaben-Datensätze (die beispielsweise jeweils einem Objekt zugeordnet sind), eine objektspezifische Beschreibung jeder Fahraufgabe und die Bewegung des Fahrzeugs ist spezifisch für jedes der Objekte limitiert. Die Objekte müssen hierbei nicht unbedingt realen Objekten entsprechen, sondern können virtuell gebildet werden.In the method described above, the driving task data sets (which are each assigned to an object, for example) provide an object-specific description of each driving task and the movement of the vehicle is limited specifically for each of the objects. The objects do not necessarily have to correspond to real objects, but can be created virtually.
Dies ermöglicht eine flexible und feine Anpassung der Fahrzeugbewegung, z.B. an Benutzereinstellungen, d.h. Benutzereingaben, die erfasst werden, und gemäß denen zumindest ein Teil der Parameterwerte gesetzt wird, obwohl trotzdem generische Fahraufgaben vorgegeben werden. Die generischen Fahraufgaben ermöglichen eine Reduktion der Komplexität der Bewegungssteuerung (d.h. eines Bewegungs-Controllers) und ermöglichen Wiederverwendbarkeit einzelner Komponenten des Bewegungs-Controllers für verschiedene Features (ACC (Adaptive Cruise Control) inkl. prädiktives ACC, AEB (Autonomous Emergency Braking),..)This enables flexible and fine adjustment of the vehicle movement, e.g. to user settings, i.e. user inputs that are recorded and according to which at least some of the parameter values are set, although generic driving tasks are still specified. The generic driving tasks enable a reduction in the complexity of the motion control (i.e. a motion controller) and enable reusability of individual components of the motion controller for various features (ACC (Adaptive Cruise Control) including predictive ACC, AEB (Autonomous Emergency Braking),... )
Im Folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele angegeben.Various exemplary embodiments are given below.
Ausführungsbeispiel 1 ist ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs, wie oben beschrieben.Embodiment 1 is a method of controlling a vehicle as described above.
Ausführungsbeispiel 2 ist ein Verfahren nach Ausführungsbeispiel 1, wobei die ein oder mehreren zugehörigen Parameterwerte eine Beschränkung eines Rucks und/oder einer Beschleunigung und/oder einer Geschwindigkeit angeben.Embodiment 2 is a method according to embodiment 1, wherein the one or more associated parameter values indicate a limitation of a jerk and/or an acceleration and/or a speed.
In anderen Worten sind die Fahraufgaben parametrisiert, sodass sie eine abstrakte Repräsentation, die an eine jeweilige Verkehrssituation angepasst werden können, d.h. sodass die Verkehrssituation durch die Fahraufgaben-Datensätze beschrieben ist, sodass die Bewegungssteuerungsfunktion das Fahrzeug in geeigneter Weise steuern kann.In other words, the driving tasks are parameterized so that they are an abstract representation that can be adapted to a respective traffic situation, i.e. so that the traffic situation is described by the driving task data sets so that the motion control function can control the vehicle in an appropriate manner.
Ausführungsbeispiel 3 ist ein Verfahren nach Ausführungsbeispiel 1 oder 2, aufweisend Ermitteln einer oder mehrerer weiterer Verkehrsteilnehmer, wobei zumindest manchen der Verkehrsteilnehmer eine jeweilige Fahraufgabe der ein oder mehreren Fahraufgaben zugeordnet wird.Embodiment example 3 is a method according to embodiment example 1 or 2, comprising determining one or more further road users, with at least some of the road users being assigned a respective driving task of the one or more driving tasks.
Dies schafft eine abstrakte Repräsentation von Verkehrsteilnehmern als eine (oder auch jeweils mehrere) Fahraufgaben und deren Berücksichtigung bei der Bewegungssteuerung, ohne dass der Bewegungssteuerungsfunktion eine detaillierte Beschreibung der weiteren Verkehrsteilnehmer zu übergeben werden braucht.This creates an abstract representation of road users as one (or several) driving tasks and their consideration in the movement control, without the movement control function having to be given a detailed description of the other road users.
Ausführungsbeispiel 4 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 3, wobei für eine Fahraufgabe, die einem der Verkehrsteilnehmer zugeordnet ist und für den die ein oder mehreren Parameterwerte einen Abstand gegenüber einem jeweiligen Bezugspunkt angeben, der Bezugspunkt eine geometrische Grenze ist, die durch den weiteren Verkehrsteilnehmer vorgegeben ist.Embodiment 4 is a method according to one of embodiments 1 to 3, wherein for a driving task that is assigned to one of the road users and for which the one or more parameter values indicate a distance from a respective reference point, the reference point is a geometric boundary that is defined by the other road users are specified.
Damit kann realisiert werden, dass Grenzen, die durch andere Verkehrsteilnehmer vorgegeben sind (da bei Nichtbeachtung mit ihnen kollidiert werden würde), berücksichtigt werden.This means that boundaries set by other road users (since failure to observe them would result in a collision) are taken into account.
Ausführungsbeispiel 5 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4, wobei mindestens eine der Fahraufgaben einem virtuellen Objekt zugeordnet ist, für das kein reales Objekt in der Umgebung des Fahrzeugs vorhanden ist.Embodiment 5 is a method according to one of embodiments 1 to 4, wherein at least one of the driving tasks is assigned to a virtual object for which there is no real object in the area surrounding the vehicle.
Dadurch können Fahraufgaben, wie die Einhaltung eines Tempolimits, realisiert werden, bzw. eine solche Fahraufgabe in Form eines Fahraufgaben-Datensatzes an die Bewegungssteuerung übergeben werden.This means that driving tasks, such as adhering to a speed limit, can be implemented or such a driving task can be transferred to the motion control in the form of a driving task data record.
Ausführungsbeispiel 6 ist ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 5, wobei mindestens eine der Fahraufgaben einem stationären Objekt zugeordnet ist.Embodiment 6 is a method according to one of embodiments 1 to 5, wherein at least one of the driving tasks is assigned to a stationary object.
Damit können Fahraufgaben, die sich nicht aus anderen Verkehrsteilnehmern, sondern aus stationären Gegebenheiten ergeben, wie z.B. die Berücksichtigung eines Fahrbahnendes, in Form eines Fahraufgaben-Datensatzes an die Bewegungssteuerung übergeben werdenThis means that driving tasks that do not arise from other road users but from stationary conditions, such as taking into account the end of the road, can be transferred to the motion control in the form of a driving task data set
Ausführungsbeispiel 7 ist eine Fahrzeugsteuereinrichtung, die eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 durchzuführen.Embodiment 7 is a vehicle control device that is set up to carry out a method according to one of embodiments 1 to 6.
Ausführungsbeispiel 8 ist ein Computerprogramm mit Befehlen, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 durchführt.Embodiment 8 is a computer program with instructions that, when executed by a processor, cause the processor to perform a method according to any of Embodiments 1 to 6.
Ausführungsbeispiel 9 ist ein Computerlesbares Medium, das Befehle speichert, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, bewirken, dass der Prozessor ein Verfahren nach einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 durchführt.Embodiment 9 is a computer-readable medium that stores instructions that, when executed by a processor, cause the processor to perform a method according to any of Embodiments 1 to 6.
In den Zeichnungen beziehen sich ähnliche Bezugszeichen im Allgemeinen auf dieselben Teile in den ganzen verschiedenen Ansichten. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich, wobei die Betonung stattdessen im Allgemeinen auf die Darstellung der Prinzipien der Erfindung gelegt wird. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Aspekte mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt ein Fahrzeug. -
2 zeigt ein beispielhaftes Verkehrsszenario mit einem Egofahrzeug und mit mehreren weiteren Verkehrsteilnehmern. -
3 zeigt ein Beispiel eines Verkehrsszenarios mit einem Egofahrzeug, einem ersten weiteren Fahrzeug mit zugeordneter erster geometrischer Grenze und einem zweiten Fahrzeug mit zugeordneter zweiter geometrischer Grenze. -
4 zeigt ein Beispiel eines Verkehrsszenarios mit einem Egofahrzeug und einem weiteren Fahrzeug mit zugeordneter U-förmiger geometrischer Grenze. -
5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform darstellt.
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1 shows a vehicle. -
2 shows an exemplary traffic scenario with an ego vehicle and several other road users. -
3 shows an example of a traffic scenario with an ego vehicle, a first further vehicle with an assigned first geometric limit and a second vehicle with an assigned second geometric limit. -
4 shows an example of a traffic scenario with an ego vehicle and another vehicle with an assigned U-shaped geometric boundary. -
5 shows a flowchart illustrating a method for controlling a vehicle according to an embodiment.
Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, die zur Erläuterung spezielle Details und Aspekte dieser Offenbarung zeigen, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Andere Aspekte können verwendet werden und strukturelle, logische und elektrische Änderungen können durchgeführt werden, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die verschiedenen Aspekte dieser Offenbarung schließen sich nicht notwendigerweise gegenseitig aus, da einige Aspekte dieser Offenbarung mit einem oder mehreren anderen Aspekten dieser Offenbarung kombiniert werden können, um neue Aspekte zu bilden.The following detailed description refers to the accompanying drawings, which show by way of explanation specific details and aspects of this disclosure in which the invention may be practiced. Other aspects may be used and structural, logical and electrical changes may be made without departing from the scope of the invention. The various aspects of this disclosure are not necessarily mutually exclusive, as some aspects of this disclosure may be combined with one or more other aspects of this disclosure to form new aspects.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele genauer beschrieben.Various examples are described in more detail below.
In modernen Fahrzeugen werden immer häufiger automatisierte Fahrfunktionen angeboten, um den Fahrer zu entlasten, beispielsweise Autobahn- oder Parkassistenten bzw. in Zukunft auch pilotierte Funktionen.In modern vehicles, automated driving functions are increasingly being offered to relieve the driver's workload, for example highway or parking assistants or, in the future, piloted functions.
Im Beispiel von
Die Fahrzeugsteuereinrichtung 102 weist Datenverarbeitungskomponenten auf, z.B. einen oder mehrere Prozessoren (z.B. eine oder mehrere CPUs (Zentraleinheit) oder Microcontroller) 103 und einen oder mehrere Speicher 104 zum Speichern von Steuersoftware 107, die von der CPU 103 ausgeführt wird (d.h. gemäß der die Fahrzeugsteuereinrichtung 102 arbeitet) und Daten, die von dem Prozessor 103 verarbeitet werden.The
Beispielsweise weist die gespeicherte Steuerungssoftware (Computerprogramm) 107 Anweisungen auf, die, wenn der Prozessor sie ausführt, bewirken, dass der Prozessor 103 Fahrerassistenz-Funktionen ausführt (oder auch Fahrdaten sammelt) oder sogar das Fahrzeug autonom steuert.For example, the stored control software (computer program) 107 has instructions that, when executed by the processor, cause the
Die im Speicher 104 gespeicherten Daten können beispielsweise Sensordaten (z.B. Bilddaten) beinhalten, die von einer oder mehreren Sensoren 105 (z.B. Kameras) erfasst werden.The data stored in
Die Fahrzeugsteuereinrichtung 102 kann dann beispielsweise basierend auf den Sensordaten (z.B. Bildern) ermitteln, ob und welche Objekte, z.B. feste Objekte wie Verkehrszeichen oder Straßenmarkierungen oder bewegliche Objekte wie Fußgänger, Tiere und andere Fahrzeuge (also weitere Verkehrsteilnehmer) in der Umgebung des Fahrzeugs 101 vorhanden sind, d.h. eine Objektdetektion durchführen.The
Das Fahrzeug 101 kann dann von der Fahrzeugsteuereinrichtung 102 gemäß den Ergebnissen der Objektdetektion gesteuert werden. So kann die Fahrzeugsteuereinrichtung 102 beispielsweise einen Aktuator 106 (z.B. eine Bremse) steuern, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu steuern, z.B. um das Fahrzeug zu bremsen.The
Die Fahrzeugsteuereinrichtung 102 kann auch verteilt implementiert sein, d.h. durch mehrere Datenverarbeitungsvorrichtungen (z.B. ECUs (Electronic Control Units) implementiert werden, die miteinander verbunden sind.The
Die Steuersoftware 107 für die verschiedenen Fahrfunktionen (Fahrerassistenz oder sogar autonomes Fahren) ist typischerweise komplex und besteht aus vielen Subkomponenten, die in Wechselwirkung zueinander stehen.The
Beispielsweise besteht eine Steuerung aus der Datenerfassung (mittels eines oder mehrerer Sensoren 105), der Verarbeitung (d.h. der Entscheidungsfindung und Erzeugung entsprechender Steuersignale) und dem eigentlichen Agieren gemäß der erzeugten Steuersignale durch die Aktuatoren und/oder jeweilige Regler etc.For example, a control consists of data acquisition (using one or more sensors 105), processing (i.e. decision-making and generation of corresponding control signals) and the actual action according to the generated control signals by the actuators and / or respective controllers, etc.
Dabei kann die Verarbeitung die folgende funktionale Kette für die Bereitstellung einer automatisierten Fahrfunktion aufweisen:
- 1) Wahrnehmung (z.B. Detektion anderer Fahrzeuge)
- 2) Situationsanalyse (d.h. Analyse der Verkehrssituation),
SIT 108 in1 - 3) Bewegungsplanung (d.h. Planung, wohin, mit welcher Geschwindigkeit und welcher
Beschleunigung das Fahrzeug 101 bewegt wird) - 4) Bewegungssteuerung (d.h. Ermittlung der Steuersignale)
- 5) Aktuatorenansteuerung
- 1) Perception (e.g. detection of other vehicles)
- 2) Situation analysis (i.e. analysis of the traffic situation),
SIT 108 in1 - 3) Movement planning (i.e. planning where, at what speed and at what acceleration the
vehicle 101 will be moved) - 4) Motion control (i.e. determination of control signals)
- 5) Actuator control
Jede Funktion wird beispielsweise von einer jeweiligen Softwarekomponente bereitgestellt. Dabei werden die Funktionen 3)-5) zu der Funktion einer „Bewegungssteuereinrichtung“ oder auch eines „Bewegungs-Controllers“ (engl. Motion Controller), MC 109 in
Aufgrund der Komplexität wird für die Architektur für eine automatisierte Fahrfunktion typischerweise angestrebt, dass die Gesamt-Verarbeitung in handhabbare, kleinere Teilaufgaben aufgeteilt wird. Diese Teilprobleme sollten möglichst unabhängig voneinander entwickelbar sein und die Abhängigkeiten dazwischen sollten möglichst klar und strukturiert sein.Due to the complexity, the architecture for an automated driving function typically aims to divide the overall processing into manageable, smaller subtasks. These sub-problems should be able to be developed as independently of one another as possible and the dependencies between them should be as clear and structured as possible.
Insbesondere für die Schnittstelle 110 zwischen Situationsanalyse 108 und Bewegungs-Controller 109 (auch als Korridor-Schnittstelle bezeichnet) ist es wünschenswert, dass sie eine Abstraktion der Fahrzeugumgebung erreicht, dabei jedoch alle benötigten Informationen an den Bewegungs-Controller 109 weitergibt, damit dieser die jeweilige (durch die Situationsanalyse gewählte) Fahraufgabe mit einem Höchstmaß an Komfort, Sicherheit und Nachvollziehbarkeit umsetzen kann. Eine Abstraktion ist dabei wünschenswert, um den Bewegungs-Controller 109 möglichst unabhängig von der spezifischen Fahrfunktion (d.h. Fahraufgabe) implementieren zu können und dadurch seine Wiederverwendbarkeit zu erhöhen (d.h. auch wenn ein Modul für die Wahrnehmung oder die Situationsanalyse 108, z.B. eine jeweilige Softwarekomponente, ausgetauscht wird).In particular for the
Der Bewegungs-Controller 109 beachtet bei der Verarbeitung einen jeweiligen „Korridor“. Dieser ist gegeben durch eine laterale Begrenzung (basierend auf Spuren, Fahrbahnbegrenzungen,..) und dynamischen und statischen Objekten (weitere Verkehrsteilnehmer wie andere Fahrzeuge, Menschen, Tiere und auch statische Hindernisse, ...). Der Bewegungs-Controller 109 muss Steuersignale für die Aktuatoren 106 (oder jeweilige Regler) derart erzeugen, dass sich das Fahrzeug 101 innerhalb der lateralen Begrenzungen aufhält und Kollisionen mit dynamischen Objekten vermieden sowie ein Mindestabstand dazu eingehalten wird.The
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen erfolgt die Übertragung der dafür benötigten Informationen von der Situationsanalyse 108 an den Bewegungs-Controller 109 in Form einer abstrahierten Beschreibung von (statischen oder dynamischen, realen oder virtuellen) Objekten um das (Ego-)Fahrzeug 101 herum, die unabhängig vom Objekttyp ist. Gleichzeitig sind jedem dieser abstrahierten Objekte fahrdynamische Grenzwerte zugeordnet, die die Reaktion des Fahrzeugs 101 (Egoreaktion) auf dieses Objekt limitiert. Zudem ist jedem der Objekte eine abstrahierte Fahraufgabe zugeordnet, die dem Bewegung-Controller 109 das erwartete Verhalten auf dieses Objekt vorgibt.According to various embodiments, the information required for this is transmitted from the
In einer Verkehrssituation mit dem Egofahrzeug 101 und weiteren Verkehrsteilnehmern ist jedem der weiteren Verkehrsteilnehmer ein Fahraufgaben-Datensatz mit folgenden Informationen auf der Schnittstelle zugeordnet:
- - Fahraufgabe (für das Egofahrzeug)
- - Geometrische Grenze
- - Dynamische Limits
- - Driving task (for the ego vehicle)
- - Geometric border
- - Dynamic limits
Auch anderen Objekten, insbesondere jedem von ein oder mehreren virtuellen Objekten können solche Fahraufgaben-Datensätze, die diese oder einen Teil dieser Informationen enthalten, zugeordnet sein.Such driving task data sets that contain this or part of this information can also be assigned to other objects, in particular to each of one or more virtual objects.
Die Fahraufgabe beschreibt ein abstrahiertes Zielverhalten des Egofahrzeugs dem weiteren Verkehrsteilnehmer (bzw. allgemein dem jeweiligen Objekt) gegenüber. Mögliche (abstrahierte) Fahraufgaben können lauten:
- - Folgen der geometrischen Grenze mit definiertem Abstand
- - Temporäres Verringern des Abstandes zu der geometrischen Grenze
- - Kollisionsvermeidung mit der geometrischen Grenze
- - Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit unabhängig vom Ort (in diesem Fall ist die Fahraufgabe z.B. einem virtuellen Objekt ohne geometrische Grenze zugeordnet)
- - Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit an einem bestimmten Ort (in diesem Fall ist die Fahraufgabe z.B. einem virtuellen Objekt zugeordnet und die geometrische Grenze gibt z.B. den Ort an, an dem die Geschwindigkeit zu erreichen ist)
- - Follow the geometric boundary with a defined distance
- - Temporarily reducing the distance to the geometric boundary
- - Collision avoidance with the geometric boundary
- - Reaching a certain speed regardless of location (in this case, the driving task is assigned to a virtual object without a geometric boundary, for example)
- - Reaching a specific speed at a specific location (in this case, for example, the driving task is assigned to a virtual object and the geometric boundary indicates, for example, the location at which the speed is to be achieved)
Die den weiteren Verkehrsteilnehmern 202 zugeordneten Grenzen 204 sind als gestrichelte Linien dargestellt. Sie befinden sich in diesem Beispiel (entlang des Straßenverlaufs) vor dem Egofahrzeug 201, jeweils an einem Heck eines weiteren Verkehrsteilnehmers 202, 203 können sich aber auch hinter dem Egofahrzeug 202 an der Spitze von Verkehrsteilnehmern 202, 203 befinden.The
Die Grenzen 204 haben dabei zunächst keine laterale Beschränkung quer zur Fahrbahn, sondern sind unendlich ausgedehnt. Eine Grenze braucht nicht exakt einem Verkehrsteilnehmer zugeordnet sein, vielmehr lassen sich entweder mehrere Verkehrsteilnehmer durch eine Grenze abstrahieren, wie hier die beiden Verkehrsteilnehmer 203, deren Heck auf gleicher Höhe ist, oder es gibt gar keine physikalische Entsprechung einer geometrischen Grenze (im Falle eines virtuellen Objekts zur Realisierung einer bestimmten Fahraufgabe, wie die obige Aufgabe zum Erreichen einer Geschwindigkeit an einem bestimmten Ort).The
Die dynamischen Limits, die als dritte Komponente Teil eines Fahraufgaben-Datensatzes sein können, sind dynamische Limits, die Begrenzungen hinsichtlich der Fahrzeugbewegung angeben, die der Bewegung-Controller 109 berücksichtigt. Mögliche Limits können sein:
- - Minimale und maximale Rucklimits (längs und/oder quer)
- - Minimale und maximale Beschleunigungslimits (längs und/oder quer)
- - Minimale und maximale Geschwindigkeitslimits (längs und/oder quer)
- - Abstandsbedürfnis (relativ oder absolut, längs und/oder quer)
- - Komfortlevel (relativ)
- - Minimum and maximum jerk limits (longitudinal and/or transverse)
- - Minimum and maximum acceleration limits (longitudinal and/or transverse)
- - Minimum and maximum speed limits (longitudinal and/or transverse)
- - Need for distance (relative or absolute, longitudinal and/or transverse)
- - Comfort level (relative)
Die Situationsanalyse 108 ermittelt hier, dass vermieden werden soll, dass das Egofahrzeug 301 rechts überholt (z.B. für ACC).The
Tabelle 1 zeigt Beispiele für den Datensatz für das erste weitere Fahrzeug 302 (rechte Spalte) und den Datensatz für das zweite weitere Fahrzeug 303 (mittlere Spalte), die die Situationsanalyse 108 über die auf der Schnittstelle 110 an den Bewegungs-Controller 109 übermittelt. Tabelle 1
Für das Fahrzeug auf der linken Spur (erstes weiteres Fahrzeug 302) kann die Fahraufgabe auch „Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit an einem bestimmten Ort“ sein, wenn man davon ausgeht dass das Fahrzeug mit einer bestimmten Relativgeschwindigkeit rechts überholt werden darf.For the vehicle in the left lane (first additional vehicle 302), the driving task can also be “reaching a certain speed at a certain place” if one assumes that the vehicle can be overtaken on the right at a certain relative speed.
Die maximale Anzahl von Verkehrsteilnehmern (bzw. Objekten, was auch virtuelle Objekte beinhalten kann), für die die Situationsanalyse 108 Datensätze über die Schnittstelle 110 an den Bewegungs-Controller 109 übermittelt, ist nicht begrenzt. Wie oben erwähnt kann auch ein Datensatz (für ein virtuelles Objekt) mit nur einer Fahraufgabe und dynamischen Limits an den Bewegungs-Controller 109 übertragen werden. Beispielsweise lässt sich so ein einfacher Tempomat realisieren, bei dem lediglich eine Wunschgeschwindigkeit eingeregelt wird.The maximum number of road users (or objects, which can also include virtual objects) for which the
In einer weiteren Ausführungsform ist die Schnittstelle 110 für laterale Fahrfunktionen (d.h. Fahraufgaben) erweitern. In diesem Fall wird die eindimensionale geometrische Grenze beispielsweise auf eine zweidimensionale U-Form erweitert. Die beiden anderen Komponenten bleiben erhalten, sodass ein Datensatz, der auf der Schnittstelle 110 übertragen wird, in dieser Ausführungsform folgende Komponenten aufweisen kann:
- - Fahraufgabe
- - Geometrische Grenze (zweidimensionale U-Form)
- - Dynamische Limits
- - Driving task
- - Geometric border (two-dimensional U-shape)
- - Dynamic limits
In dieser Ausführungsform wird die laterale Ausdehnung anderer Verkehrsteilnehmer oder sonstiger Objekte berücksichtigt. Wie im vorherigen Fall muss es sich dabei nicht um reale Objekte handeln (sondern ein Objekt kann auch ein virtuelles Objekt sein) und es können auch stationäre Objekte (verlorene Ladung etc.) abstrahiert werden.In this embodiment, the lateral extent of other road users or other objects is taken into account. As in the previous case, these do not have to be real objects (but an object can also be a virtual object) and stationary objects (lost charge, etc.) can also be abstracted.
Die Situationsanalyse 108 ermittelt hier, dass eine Notausweichfunktion durchgeführt werden soll.The
Tabelle 2 zeigt ein Beispiel für den Datensatz für das weitere Fahrzeug 402, den die Situationsanalyse 108 über die auf der Schnittstelle 110 an den Bewegungs-Controller 109 übermittelt. Tabelle 2
Für diesen Fall ermöglicht die Schnittstelle 110 eine kombinierte Längs- und Querreaktion des Egofahrzeugs 401 auf die Verkehrssituation.In this case, the
Zusammengefasst wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Verfahren bereitgestellt, wie in
In 501 wird aus Sensordaten eine Verkehrssituation ermittelt (d.h. Sensordaten werden erfasst und daraus eine Verkehrssituation ermittelt, z.B. mittels Objektdetektion etc.).In 501, a traffic situation is determined from sensor data (i.e. sensor data is recorded and a traffic situation is determined from it, e.g. using object detection, etc.).
In 502 wird durch eine Verkehrssituationsanalysefunktion ein für die Verkehrssituation geeignetes Verhalten des Fahrzeugs ermittelt (je nachdem eine vollständige Steuerung des Fahrzeugs oder eine Steuerung, um dem Fahrer zu assistieren, wie das Einhalten eines Abstands).In 502, a traffic situation analysis function is used to determine a behavior of the vehicle that is suitable for the traffic situation (depending on complete control of the vehicle or control to assist the driver, such as maintaining a distance).
In 503 wird das ermittelte Verhalten in Form einer oder mehrerer Fahraufgaben mit jeweils ein oder mehreren zugehörigen Parameterwerten, die das dynamische Verhalten des Fahrzeugs und/oder einen Abstand gegenüber einem jeweiligen Bezugspunkt (d.h. in den obigen Beispielen eine geometrische Grenze) angeben, spezifiziert.In 503, the determined behavior is specified in the form of one or more driving tasks, each with one or more associated parameter values that indicate the dynamic behavior of the vehicle and/or a distance from a respective reference point (i.e. a geometric limit in the above examples).
In 504 wird für jede Fahraufgabe ein Fahraufgaben-Datensatz, die eine Angabe der Fahraufgabe und der jeweiligen ein oder mehreren zugehörigen Parameterwerte aufweist. Der Fahraufgaben-Datensatz kann in Form einer vorgegebenen Fahraufgaben-Datensatzstruktur erzeugt werden. Die Fahraufgaben-Datensatzstruktur ist beispielsweise eine Struktur entsprechend eine der beiden rechten Spalte von Tabelle 1 oder der rechten Spalte von Tabelle 2, die Felder (Informationselemente) für die Fahraufgaben und die Parameterwerte aufweist, d.h eine Datenstruktur wie ein Struct oder eine Klasse für jeden Fahraufgaben-Datensatz. Alternativ können jeweilige einzelne Teilinformationen (z.B. Abstandsinformation, Beschleunigungslimit,..) für alle Objekte in einem Datentyp verpackt werden (d.h. ein Array, ein Vektoren oder eine Liste jeweils für die Abstandsinformationen aller Objekte, Limits aller Objekte etc.) und diese jeweils für sich (ohne die explizite Verwendung eines Structs) über die Schnittstelle übertragen werden. Dann entspricht die Fahraufgaben-Datensatzstruktur einer Struktur, die sich ergbit, wenn alle Datenstrukturen (die jeweils einen Informationstype wie Abstände, Limits etc. speichern) zusammen betrachtet werden, d.h. als die Strutkur, die alle solche Arrays, Listen, Vektoren etc. enthält. Die Parameterwerte können auch Bereiche angeben, z.B. wie in den obigen Beispielen in Form eines Intervalls oder eines Komfort-Levels.In 504, a driving task data record is created for each driving task, which contains information about the driving task and the respective one or more associated parameter values. The driving task data record can be generated in the form of a predetermined driving task data record structure. The driving task data set structure is, for example, a structure corresponding to one of the two right columns of Table 1 or the right column of Table 2, which has fields (information elements) for the driving tasks and the parameter values, i.e. a data structure such as a struct or a class for each driving task -Record. Alternatively, individual partial information (e.g. distance information, acceleration limit,...) for all objects can be packaged in a data type (i.e. an array, a vector or a list for the distance information of all objects, limits of all objects, etc.) and each individually (without the explicit use of a struct) via the interface. Then the driving task data set structure corresponds to a structure that results when all data structures (each storing one type of information such as distances, limits, etc.) are considered together, i.e. as the structure that contains all such arrays, lists, vectors, etc. The parameter values can also specify ranges, e.g. in the form of an interval or a comfort level as in the examples above.
In 505 wird jeder erzeugte Fahraufgaben-Datensatz an eine Bewegungssteuerungsfunktion übergeben.In 505, each driving task record created is passed to a motion control function.
In 506 werden durch die Bewegungssteuerungsfunktion Steuersignale zur Erfüllung der einen oder mehreren Fahraufgaben erzeugt.In 506, the motion control function generates control signals to perform the one or more driving tasks.
In 507 wird das Fahrzeug mittels der erzeugten Steuersignale gesteuert (d.h. z.B. die Steuersignale an Aktuatoren oder jeweilige Regler etc. übergeben).In 507, the vehicle is controlled using the control signals generated (i.e., for example, the control signals are transferred to actuators or respective controllers, etc.).
Das Verfahren von
Verschiedene Ausführungsformen können Sensorsignale von verschiedenen Sensoren wie z. B. Video, Radar, LiDAR, Ultraschall, Bewegung, Wärmeabbildung usw. empfangen und verwenden, um die Verkehrssituation zu ermitteln. Die Sensordaten können dazu geeignet verarbeitet werden. Dies kann die Klassifikation der Sensordaten oder das Durchführen einer semantischen Segmentierung an den Sensordaten umfassen, beispielsweise um die Anwesenheit von Objekten (in der Umgebung des Fahrzeugs) zu detektieren.Different embodiments may include sensor signals from different sensors such as. B. Receive and use video, radar, LiDAR, ultrasound, motion, thermal imaging, etc. to determine the traffic situation. The sensor data can be processed appropriately for this purpose. This may include classifying the sensor data or performing semantic segmentation on the sensor data, for example to detect the presence of objects (in the area surrounding the vehicle).
Obwohl spezielle Ausführungsformen hier dargestellt und beschrieben wurden, wird vom Fachmann auf dem Gebiet erkannt, dass die speziellen Ausführungsformen, die gezeigt und beschrieben sind, gegen eine Vielfalt von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen ausgetauscht werden können, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll irgendwelche Anpassungen oder Variationen der speziellen Ausführungsformen abdecken, die hier erörtert sind. Although specific embodiments have been shown and described herein, it will be recognized by those skilled in the art that the specific embodiments shown and described may be substituted for a variety of alternative and/or equivalent implementations without departing from the scope of the present invention. This application is intended to cover any adaptations or variations of the specific embodiments discussed herein.
Daher ist beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und die Äquivalente davon begrenzt ist.Therefore, it is intended that this invention be limited only by the claims and the equivalents thereof.
Claims (9)
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