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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum dynamischen Planen einer Parktrajektorie eines Fahrzeugs während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs, wobei ein Umfeld des Fahrzeugs durch mindestens eine Sensoreinrichtung erfasst wird, wobei eine Zielposition für das Fahrzeug basierend auf den von der mindestens einen Sensoreinrichtung erfassten und übermittelten Umfelddaten ermittelt und festgelegt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Parkassistenzvorrichtung sowie ein Fahrzeug.
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Im Stand der Technik sind bereits Parkassistenzsysteme bekannt, die basierend auf dem aktuellen Fahrszenario, abgebildet durch ein Umfeldmodell, eine Trajektorie berechnen können, auf der sich das Fahrzeug zumindest teilweise automatisiert, d.h. beispielsweise ohne Lenkeingriff des Fahrers und/oder ohne Betätigung des Gas- bzw. Bremspedals durch den Fahrer bewegt.
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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, eine Veränderung der Parksituation (z.B. Parklücke ist größer oder kleiner als bei der ursprünglichen Planung des Parkvorgangs) und/oder dass sich eine zeitliche Veränderung der Umgebungssituation ergibt, beispielsweise durch einen Fußgänger, der den Rand der Parklücke betritt etc.
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Dadurch kann es vorkommen, dass die zunächst bestimmte Parktrajektorie nicht mehr kollisionsfrei durchführbar ist oder das Fahrzeug eine ungünstige bzw. ungenau ausgerichtete Zielendposition einnimmt.
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In derartigen Situationen beendeten bekannte Parkassistenzsysteme den Parkvorgang oder stoppen zumindest das Fahrzeug. Alternativ ist eine Aktualisierung der berechneten Zielposition basierend auf den neuen Umgebungsdetails denkbar, um zu einer optimaleren Ein- bzw. Ausparkposition zu gelangen. Jedoch kann dies eine ständige Aktualisierung der Zielposition, z. B. in jedem Messzyklus einer Sensoreinheit, zufolge haben. Die Veränderung der Zielposition ist mit einer Neuberechnung einer alternativen Parktrajektorie verbunden, 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.
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DE 10 2017 208 383 A1 offenbart ein Verfahren zum Einparken mittels eines Parkassistenzsystems eines ersten Fahrzeugs in eine durch mindestens ein zweites Fahrzeug begrenzte Parklücke, wobei mittels des Systems eine Vermessung von potentiellen Parklücken während einer Vorbeifahrt des ersten Kraftfahrzeugs erfolgt, eine für einen Einparkvorgang günstige Parklücke ermittelt wird, eine ausgehend von einer zum Einparken günstigen Ausgangsposition erste Trajektorie für einen Einparkvorgang in die Parklücke ermittelt wird und ein assistierter Einparkvorgang des ersten Fahrzeugs in die Parklücke gestartet wird, wobei erfasst wird, ob sich während des Einparkvorgangs die durch das zweite Fahrzeug gebildete Begrenzung der Parklücke verändert.
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DE 11 2020 002 204 T5 beschreibt eine Parkunterstützungsvorrichtung, die eine Durchführung eines Vorgangs des Parkens eines Fahrzeugs unterstützt, wobei die Parkunterstützungsvorrichtung eine Berechnungseinheit für zulässige Parkorte umfasst, die den zulässigen Parkort mehrmals berechnet und aktualisiert bevor das Fahrzeug bei dem zulässigen Parkort ist. Ferner umfasst die Parkunterstützungsvorrichtung eine Parkroutenberechnungseinheit, die eine Parkroute, die von einem aktuellen Ort des Fahrzeugs zum zulässigen Parkort führt, berechnet. Die Parkroutenberechnungseinheit stellt einen minimalen Wenderadius zum Berechnen der Parkroute auf der Grundlage eines Betrags eines Versatzes zwischen dem zulässigen Parkort, der nicht aktualisiert wurde, und dem zulässigen Parkort, der aktualisiert wurde, ein und berechnet die Parkroute unter Verwendung des minimalen Wenderadius.
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JP 2018 - 39 293 A beschreibt ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrbetriebs beim Parken eines Fahrzeugs. Eine Parkwegverfolgungs-Steuereinheit korrigiert Routeninformationen der von einer Parkweg-Erzeugungseinheit erzeugten Parkroute unter Verwendung der von einer Parkraum-Erkennungseinheit eingegebenen Parkrauminformationen. Die Parkroute wird gemäß den neuen Parkrahmeninformationen korrigiert, wenn neue Parkrahmeninformationen von der Parkrahmenerkennungseinheit eingegeben werden, und ein Zielparkrahmen wird gemäß dem aktualisierten Zielparkrahmen aktualisiert.
Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum dynamischen Planen einer Parktrajektorie eines Fahrzeugs während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs anzugeben, das auf eine veränderte Parksituation reagieren kann und einen hohen Parkkomfort und damit eine hohe Nutzerakzeptanz aufweist.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Parkassistenzvorrichtung zum Planen einer Parktrajektorie eines Fahrzeugs ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 9.
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Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum dynamischen Planen einer Parktrajektorie eines Fahrzeugs während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs, insbesondere Ein- oder Ausparkvorgangs. Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um einen Personenkraftwagen (PKW) mit vier Rädern handeln. Auch eine Ausbildung des Fahrzeugs als eine andere Art von Kraftfahrzeug oder als ein unmotorisiertes Fahrzeug, beispielsweise als ein Anhänger, ist möglich. Insbesondere kann das Fahrzeug auch ein Gespann aus einem Kraftfahrzeug und einem Anhänger sein. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- Zunächst wird ein Fahrzeugumfeld, so rein beispielhaft ein Parkplatz, eine Parklücke oder eine induktive Ladeplatte, durch mindestens eine Sensoreinrichtung des Fahrzeugs erfasst. Basierend auf den von der mindestens einen Sensoreinrichtung erfassten Umfelddaten wird eine Zielposition für das Fahrzeug ermittelt und festgelegt. Anschließend wird die Parktrajektorie basierend auf der festgelegten Zielposition geplant und insbesondere angesteuert. Insbesondere beschreibt die Parktrajektorie eine Bewegung des Fahrzeugs zu der Zielposition. Die Umfelddaten umfassen beispielsweise Informationen eines Straßenmodells, Objektinformationen im Fahrzeugumfeld und ein Fahrdynamikmodell des Fahrzeugs.
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Während des zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs entlang der geplanten, initialen bzw. zuletzt festgelegten Parktrajektorie erfolgen Neuberechnungen der Zielposition basierend auf während des Parkvorgangs aktualisierten Umfelddaten. Die Neuberechnung der Zielposition dient zur Bestimmung, ob das Fahrzeug zu einer neuen Zielposition zu bewegen ist, die sich von der ersten Zielposition unterscheidet. Besonders bevorzugt erfolgt die Neuberechnung kontinuierlich, also in regelmäßigen zeitlichen Abständen.
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Nach den Neuberechnungen der Zielposition erfolgt ein Differenzvergleich der initial bzw. zuletzt festgelegten Zielposition mit einem gebildeten Mittelwert aus zumindest einer Teilmenge der während des Parkvorgangs neuberechneten Zielpositionen. Vorzugsweise bleiben Ausreißer bei der Bildung des Mittelwerts aus den neuberechneten Zielpositionen unberücksichtigt.
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Es erfolgt eine Aktualisierung der initial bzw. zuletzt festgelegten Zielposition, sollte die Differenz zwischen der initial bzw. zuletzt festgelegten und dem gebildeten Mittelwert einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten. Mit anderen Worten wird die Parksituation und/oder die Lage der neuberechneten Zielpositionen relativ zur initial bzw. zuletzt festgelegten Zielposition beurteilt und in Abhängigkeit des Beurteilungsergebnisses angepasst. Es erfolgt eine dynamische Neuplanung der Parktrajektorie basierend auf der aktualisierten Zielposition.
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Bei der Neuberechnung der Zielpositionen ist es möglich, dass der automatisierte Parkvorgang noch nicht begonnen wurde, also beispielsweise, dass bei Parkbeginn bereits ein aktualisiertes Umfeld erfasst wurde. Es kann jedoch ebenso sein, dass die Neuberechnung der Zielpositionen erfolgt, wenn schon ein Teil der aktuellen Parktrajektorie durchfahren wurde.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft festgestellt werden, ob sich eine neue Zielposition über die Menge der während des Parkvorgangs neuberechneten Zielpositionen manifestiert oder sich neue Zielpositionen lediglich aufgrund von Messtoleranzen ergeben. Zugleich können größere Abweichungen über die Mittelwertbildung der neuberechneten Zielpositionen zuverlässig ermittelt und hierauf zeiteffizient reagiert werden. Bei geringfügigen Veränderungen im Umfeld bleiben die Zielposition und Parktrajektorie hingegen aufrechterhalten, sodass ein robustes automatisiertes Parkverhalten sichergestellt ist. Eine ständige Umplanung der Parktrajektorie, welche eine hohe Rechenkomplexität in Anspruch nimmt, kann auf diese Weise verhindert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden die während des Parkvorgangs neuberechneten Zielpositionen bei der Bildung des Mittelwerts nach Aktualität gewichtet. Es erfolgt insbesondere eine Höhergewichtung der jüngeren Daten, um eine Anpassung der Zielposition an das aktuelle Umfeld zu ermöglichen.
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Sollte die Aktualisierung der festgelegten Zielposition erforderlich sein, ist bevorzugt, dass als aktualisierte Zielposition die zuletzt neuberechnete Zielposition ausgewählt wird. Dies ist beispielsweise von Vorteil, wenn eine geringe Abweichung zu den vorausgegangen Zielpositionen vorliegt und davon ausgegangen werden kann, dass die zuletzt berechnete Zielpositionen einen präzisen Wert angibt. Es kann jedoch ebenso vorgesehen sein, dass als aktualisierende Zielposition der gebildete Mittelwert ausgewählt wird.
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Vorzugsweise wird der Mittelwert aus mindestens drei neuberechneten Zielpositionen gebildet, die jedoch nicht zwangsläufig aufeinanderfolgend ausgewertet sein müssen. Vielmehr ist bevorzugt, den Mittelwert von mindestens drei neuberechneten Zielpositionen zu verwenden, welche einen möglichst vollständig erfassten Parkraum berücksichtigen, so beispielsweise die gesamte seitliche Begrenzung des Parkraums. Auf diese Weise kann das Erfordernis einer erneuten Aktualisierung der Zielposition aufgrund eines ungenügend bzw. unvollständig erfassten Umfelds reduziert werden.
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Besonders bevorzugt umfasst die festgelegte Zielposition einen Standpunkt und eine Orientierung des Fahrzeugs bezogen auf ein raumfestes Koordinatensystem, wobei die Aktualisierung der Zielposition den Standpunkt und/oder die Orientierung betreffen kann. So umfasst die Prüfung, ob die festgelegte Zielposition zu aktualisieren ist, beispielsweise eine Differenzermittlung zwischen einem festgelegten lateralen Zielpositionswert und den neuberechneten lateralen Zielpositionswerten.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird während des Parkvorgangs die Zielposition in jedem Messzyklus der mindestens einen Sensoreinrichtung neuberechnet.
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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.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel beträgt die Geschwindigkeit des Fahrzeugs beim Durchfahren festgelegten Parktrajektorie zwischen 0,2m/s und 3m/s. Durch die geringe Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann die aktualisierte Parktrajektorie relativ kleine Kurvenradien aufweisen, so dass selbst bei einer relativ kurzen neuen Parktrajektorie die neue Zielposition erreicht werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Parkassistenzvorrichtung zum dynamischen Planen einer Parktrajektorie eines Fahrzeugs während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft für den Automatisierungsgrad SAE Level 2 und höher.
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Die Parkassistenzvorrichtung umfasst eine Sensoreinrichtung zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs, sowie eine Auswerteeinheit, welche ausgebildet ist, eine Zielposition für das Fahrzeug basierend auf den von der mindestens einen Sensoreinrichtung erfassten und übermittelten Umfelddaten zu ermitteln und festzulegen. Weiterhin ist die Auswerteeinheit ausgebildet, eine Parktrajektorie basierend auf der festgelegten Zielposition zu planen. Die Parktrajektorie ist insbesondere eine Kombination von Kreisbogensegmenten, Geraden und/oder Klothoiden, mittels der die festgelegte Zielposition erreicht wird.
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Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, Zielpositionen während des Parkvorgangs neu zu berechnen, basierend auf den während des Parkvorgangs aktualisierten Umfelddaten. Weiterhin ist die Auswerteeinheit ausgebildet, einen Differenzvergleich der festgelegten Zielposition mit einem gebildeten Mittelwert aus zumindest einer Teilmenge der während des Parkvorgangs neuberechneten Zielposen vorzunehmen und eine Aktualisierung der festgelegten Zielposition auszugeben, sollte die Differenz zwischen der festgelegten Zielposition und dem gebildeten Mittelwert einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten. Die Auswerteeinheit ist ausgebildet, eine dynamische Neuplanung der Parktrajektorie basierend auf der aktualisierten Zielposition auszuführen. Insbesondere ist eine Recheneinheit ausgebildet, das einzuparkende Fahrzeug entlang der neugeplanten Parktrajektorie automatisiert anzusteuern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer Parkassistenzvorrichtung nach der vorhergehenden Beschreibung.
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Die Ausdrücke „näherungsweise“, „im Wesentlichen“ oder „etwa“ bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
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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.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 beispielhaft eine schematische Darstellung einer Parksituation mit einer initial festgelegten Zielposition;
- 2 beispielhaft die Parksituation mit einer aktualisierten Zielposition, basierend auf der anstelle der zuletzt festgelegten Zielposition des Fahrzeugs die neue Zielposition erreicht wird;
- 3 eine beispielhafte Messreihe von neuberechneten lateralen Zielpositionswerten;
- 4 beispielhaft ein Blockdiagramm, das die Verfahrensschritte des Verfahrens zum dynamischen Umplanen der festgelegten Parktrajektorie verdeutlicht.
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum dynamischen Planen einer Parktrajektorie eines Fahrzeugs während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs durch eine Parkassistenzvorrichtung. „Dynamisches Planen“ bedeutet dabei, dass das Fahrzeug nach der Ermittlung einer neuen Zielposition, welche die veränderte Umgebungssituation des Fahrzeugs berücksichtigt, entlang einer an die neue Zielposition angepasste Parktrajektorie weiterbewegt wird. Der Auslöser für das Umplanen der Parktrajektorie kann durch eine Auswerteeinheit des Fahrzeugs automatisch generiert werden, beispielsweise dann, wenn durch eine Sensoreinrichtung 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.
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1 zeigt beispielhaft und schematisch eine initial festgelegte Zielposition Z1 für einen Parkvorgang eines Fahrzeugs 1, das in eine Parklücke PL eingeparkt werden soll. Die Parklücke PL wird beispielsweise durch Objekte wie Drittfahrzeuge, Bordsteine oder Begrenzungslinien begrenzt.
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Beispielsweise 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 kann beispielsweise erst beim Einfahren in die Parklücke ein Hindernis erkannt werden, das für ein Positionieren des Fahrzeugs 1 auf der initial festgelegten Zielposition Z1 hinderlich ist, so dass ein Umplanen der initial festgelegten Zielposition Z1 auf eine neue Zielposition Z2 und demzufolge einer neuen Parktrajektorie notwendig wird.
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Die erste Zielposition Z1 wird insbesondere anhand eines Umgebungsmodells erzeugt, das vor dem Beginn des Einparkvorgangs erstellt wurde. Nachdem der Einparkvorgang gestartet wurde und insbesondere das Fahrzeug 1 durch die Parkassistenzvorrichtung auf der initialen Parktrajektorie bewegt wird, erfolgt in regelmäßigen Abständen eine Neuberechnung der Zielposition basierend auf während des Parkvorgangs aktualisierten Umfelddaten.
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2 zeigt eine aktualisierte Zielposition Z2, die sich von der initialen Zielposition Z1 unterscheidet und zu dieser das Fahrzeug 1 entlang einer neu geplanten Parktrajektorie manövriert werden soll.
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3 zeigt rein beispielhaft sieben neuberechnete laterale Zielpositionen Z2 - Z8. Es wird ein Mittelwert aus zumindest einer Teilmenge dieser neuberechneten Zielpositionen Z2 - Z8 gebildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel zeigt sich der Messwert 3 als Ausreißer und bleibt demzufolge bei der Mittelwertbildung unberücksichtigt. Die Zielpositionen Z2 - Z8 werden beispielsweise in jedem Messzyklus der mindestens einen Sensoreinrichtung des Fahrzeugs 1 neuberechnet.
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Um mit geringem Rechenaufwand festzustellen, ob eine Aktualisierung der geplanten Parktrajektorie erforderlich ist, erfolgt ein Differenzvergleich der festgelegten Zielposition Z1 mit einem gebildeten Mittelwert aus zumindest einer Teilmenge der neuberechneten Zielpositionen Z2 - Z8. Sollte die Differenz zwischen der festgelegten Zielposition Z1 und dem gebildeten Mittelwert einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten, erfolgt die Aktualisierung der festgelegten Zielposition Z1. Auf diese Weise wird eine dynamische und robuste Korrektur von Zielpositionen erzielt und demzufolge unvorteilhafte Parkpositionen vermieden.
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4 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das zum dynamischen Planen der Parktrajektorie des Fahrzeugs 1 während eines zumindest teilautomatisch vollzogenen Parkvorgangs veranschaulicht. Zunächst wird ein Umfeld des Fahrzeugs 1 durch mindestens eine Sensoreinrichtung erfasst S10. In einem nächsten Schritt wird die Zielposition Z1 für das Fahrzeug 1 basierend auf den von der mindestens einen Sensoreinrichtung erfassten Umfelddaten ermittelt und festgelegt S11, wobei die Parktrajektorie basierend auf der festgelegten Zielposition geplant wird S12. Es erfolgen Neuberechnungen der Zielposition während des Parkvorgangs basierend auf während des Parkvorgangs aktualisierten Umfelddaten S13. In einem nächsten Schritt erfolgt ein Differenzvergleich der festgelegten Zielposition mit einem gebildeten Mittelwert aus zumindest einer Teilmenge der während des Parkvorgangs neuberechneten Zielpositionen Z2 - Zx, wobei eine Aktualisierung der festgelegten Zielposition erfolgt, sollte die Differenz zwischen der festgelegten Zielposition und dem gebildeten Mittelwert einen vorgegebenen Grenzwert überschreiten S14. Es erfolgt eine dynamische Neuplanung der Parktrajektorie basierend auf der aktualisierten Zielposition S15.
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Das vorbeschriebene Verfahren eignet sich bevorzugt für Parallel-, Senkrecht- oder Schrägparksituationen.
