DE10259168A1

DE10259168A1 - Verfahren zum Steuern wenigstens eines autonom fahrenden Fahrzeugs

Info

Publication number: DE10259168A1
Application number: DE10259168A
Authority: DE
Inventors: Harro Dr. Heilmann; Rainer Dipl.-Ing. Konzmann; Andreas Dr. Schwarzhaupt; Gernot Dr. Spiegelberg; Armin Dr. Sulzmann; Christof M. Dr.-Ing. Weber
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-08
Also published as: US6996462B2; US20040199306A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern wenigstens eines autonom fahrenden Fahrzeugs (10).
Das Verfahren sieht vor, dass wenigstens ein autonom fahrendes Fahrzeug (10) auf einer begrenzten Verkehrsfläche gefahren wird. Das autonome Fahrzeug (10) weist hierzu eine Fahreinrichtung (13) zum Durchführen von Fahrbefehlen aufgrund von zugeführten Signalen auf. Dabei betreffen die Fahrbefehle sowohl die Fahrtrichtung als auch die Fahrgeschwindigkeit. Das Fahrzeug (10) erfasst seine aktuelle Position mittels einer Positionsbestimmungseinrichtung (11). Die Position wird an eine Betriebsleitstelle (20) übermittelt. In der Betriebsleitstelle (20) wird aus den Positionssignalen anhand vorgebbarer Kriterien ein zu fahrendes Streckenprofil ermittelt und an die Fahreinrichtung (13) des Fahrzeugs (10) übermittelt. In dem Fahrzeug (10) werden durch die Fahreinrichtung (13) die zum Fahren des Streckenprofils erforderlichen Fahrbefehle erzeugt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern wenigstens eines autonom fahrenden Fahrzeugs.

Autonom fahrende Fahrzeuge sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 39 12 353 A1 und DE 198 46 664 A1 bekannt. Bei derartigen autonom fahrenden Fahrzeugen werden in Abhängigkeit von erfassten Signalen Fahrbefehle erzeugt, die Fahrgeschwindigkeit und Fahrtrichtung betreffen. Aufgrund der Fahrbefehle werden unterschiedliche Stelleinrichtungen im Fahrzeug angesteuert, die Antriebseinrichtung und Lenkung des Fahrzeugs im Sinne des Erzeugens der Fahrbefehle betätigen.

Fahrzeuge werden auf Verkehrsflächen bewegt. Abgeschlossene Verkehrsflächen sind dabei Verkehrsflächen, durch deren Gestaltung sichergestellt ist, dass nur bekannte Fahrzeuge, die bestimmte Eigenschaften erfüllen, sich auf diesen Verkehrsflächen bewegen. Ein Beispiel für eine abgeschlossene Verkehrsfläche sind Versuchs- und Erprobungsstrecken, Rennstrecken, aber auch Fahrbahnen, bei denen alle einfahrenden Fahrzeuge hinsichtlich bestimmter Merkmale kontrollierbar sind.

Beim Erproben von Fahrzeugen und in der Entwicklung befindlicher Fahrzeuge und Komponenten von Fahrzeugen sind Fahrversuche erforderlich. Eine Reihe dieser Fahrversuche wird auf Versuchs- und Erprobungsflächen durchgeführt. Dabei erfordern die Fahrversuche zum Teil das Fahren großer Fahrstrecken und andererseits auch das Befahren so genannter Schlechtwegstrecken. Das Fahren langer Fahrstrecken ist für die Versuchsfahrer ermüdend. Das Fahren dieser Strecken ist eine monotone Arbeit mit wenig Abwechslung. Dies hat eine erhöhte Ermüdung der Fahrer und somit ein Ansteigen der Unfallgefahr zur Folge. Das Fahren großer Strecken in möglichst kurzer Zeit verlangt das Fahren mit mehreren Fahrern im Schichtbetrieb. Dies ist personalintensiv. Das Fahren auf so genannten Schlechtwegstrecken, mit unebener Fahrbahn, das eine zeitreduzierte Schwingungsermüdung des Fahrzeugs herbeiführen soll, hat eine entsprechende, unerwünschte körperliche Belastung des Fahrers zur Folge. Dies kann zwar mit speziellen Fahrersitzen gemindert werden, dennoch muss der Fahrer in kurzer Zeit sehr lange Strecken mit hohen Belastungen für Fahrzeug und Körper bewältigen. Ein weiteres Problem ist, dass Versuchsfahrer zwar versuchen können, vorgegebene Fahrversuchsabläufe möglichst exakt zu erzeugen, dies aber nicht immer sauber und reproduzierbar eingehalten wird.

Durch das Verwenden von autonom fahrenden Fahrzeugen fällt das Erfordernis, das Fahrzeug durch einen Fahrer zu führen, um derartige Testfahrten durchzuführen, weg.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, zu ermöglichen, dass innerhalb eines begrenzten Verkehrsraumes ein Fahrzeug autonom fahren kann.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.

Das Verfahren sieht vor, dass wenigstens ein autonom fahrendes Fahrzeug auf einer begrenzten Verkehrsfläche gefahren wird. Das autonome Fahrzeug weist hierzu eine Fahreinrichtung zum Durchführen von Fahrbefehlen aufgrund von zugeführten Signalen auf. Dabei betreffen die Fahrbefehle sowohl die Fahrtrichtung als auch die Fahrgeschwindigkeit. Das Fahrzeug erfasst seine aktuelle Position mittels einer Positionsbe stimmungseinrichtung. Die Position wird an eine Betriebsleitstelle übermittelt. In der Betriebsleitstelle wird aus den Positionssignalen anhand vorgebbarer Kriterien ein zu fahrendes Streckenprofil ermittelt und an die Fahreinrichtung des Fahrzeugs übermittelt. Die Übermittlung erfolgt beispielsweise mittels Funk, wobei im Falle fester Fahrstrecken auch eine Übermittlung über einen Leitdraht oder einen Transponder denkbar ist.

In dem Fahrzeug werden dann durch die Fahreinrichtung die zum Fahren des Streckenprofils erforderlichen Fahrbefehle erzeugt. Handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Fahrzeuggespann, das aus einem Zugfahrzeug und einem Anhänger besteht, so ist zusätzlich ein Anhängersteuergerät zur Ermittlung des Knickwinkels und/oder des Deichselwinkels des Anhängers vorhanden. Die Erzeugung der zum Fahren des Streckenprofils erforderlichen Fahrbefehle erfolgt dann unter zusätzlicher Berücksichtigung von ermitteltem Knickwinkel und/oder Deichselwinkel.

Durch diese Vorgehensweise wird es ermöglicht, zumindest ein Fahrzeug auf einer abgeschlossenen Verkehrsfläche zu führen. Dabei kann das gefahrene Streckenprofil in der Betriebsleitstelle vorgegeben werden. Die Präsenz eines Fahrers in dem Fahrzeug ist nicht mehr erforderlich. Dadurch, dass das Fahrzeug laufend seine Position an die Betriebsleitstelle übermittelt, kann dort das korrekte Abfahren der Streckenprofile überwacht werden.

Gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung enthält das an das autonome Fahrzeug übermittelte Streckenprofil sowohl Angaben über die zu fahrende Fahrstrecke als auch über die Fahrgeschwindigkeit. Durch diese Vorgehensweise kann die Bewegung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von vorgegebenen Versuchsprofilen ebenso gesteuert werden, wie an äußere Umstände, zum Beispiel Trockenheit, Nässe, Eisglätte, angepasst werden.

Gemäß weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist in der Fahreinrichtung des autonomen Fahrzeugs der Verlauf fahrbarer Strecken der begrenzten Verkehrsfläche abgespeichert. Das Streckenprofil beinhaltet dann die Angabe eines Segmentes der fahrbaren Strecken innerhalb der Verkehrsfläche, sowie die in diesem Segment einzuhaltende Fahrgeschwindigkeit. Diese Maßnahme ermöglicht eine Reduktion der an das Fahrzeug zu übermittelnden Informationen. Die fahrbaren Strecken geben insbesondere den Verlauf von Fahrbahnen oder Fahrwegen im Bereich der Verkehrsfläche wieder. Die Segmente der fahrbaren Strecken geben Abschnitte dieser fahrbaren Strecken wieder, die sich insbesondere von einem Kreuzungspunkt zum nächsten erstrecken. Der Verlauf der fahrbaren Strecke innerhalb eines Segmentes ist dem Fahrzeug bekannt und muss nicht an dieses übermittelt werden. Das Steuern der Bewegung erfolgt dann durch das autonome Fahrzeug selbsttätig so, dass es die fahrbare Strecke nicht verlässt. Die Geschwindigkeit, mit der die Strecke durchfahren wird, wird dabei von der Leitstelle vorgegeben.

In weiterführender Ausgestaltung der Erfindung wird das Streckenprofil eines Fahrzeugs in Abhängigkeit der Positionen und Streckenprofile anderer autonom fahrender Fahrzeuge auf der Verkehrsfläche bestimmt. Durch diese Maßnahme wird gleichzeitiges Befahren der Verkehrsfläche durch mehrere autonome Fahrzeuge ermöglicht. Die Fahrzeuge verkehren gleichzeitig, wobei ihre Streckenprofile von der Leitstelle so beeinflusst werden, dass ein Zusammenstoss zwischen den Fahrzeugen vermieden wird, ohne dass hierzu gesonderte Einrichtungen im Fahrzeug erforderlich wären.

Das Streckenprofil wird gemäß bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung in Abhängigkeit von für das Fahrzeug vorgegebenen Fahrprofilen ermittelt. Dies hat den Vorteil, dass die autonom fahrenden Fahrzeuge die Strecken gemäß vorgegebenen Fahrprofilen befahren. Dies hat den Vorteil, dass reproduzierbare Ergebnisse erzeugt werden. Auch werden die Ergebnisse zwischen zwei Messungen untereinander vergleichbar.

Gemäß weiterführender Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass auf der Verkehrsfläche nicht autonom fahrende Fahrzeuge verkehren. Die nicht autonom fahrenden Fahrzeuge weisen Positionserfassungseinrichtungen auf. Sie übermitteln wenigstens ihre aktuelle Position an die Betriebsleitstelle. Das Ermitteln des Streckenprofils von autonom fahrenden Fahrzeugen erfolgt in Abhängigkeit der Position der nicht autonom fahrenden Fahrzeuge. Aus der Abfolge von Positionsmeldungen nicht autonom fahrender Fahrzeuge kann auch ihre Geschwindigkeit abgelesen werden. Es wird durch diese Maßnahme ermöglicht, gleichzeitig neben dem autonomen Fahrbetrieb einen nicht autonomen Fahrbetrieb aufrecht zu erhalten. Gerade bei Fahrerprobungen auf Versuchsstrecken ist es für einen Teil der Fahrversuche wichtig, dass diese von Fahrern durchgeführt werden, denen dann auch eine subjektive Beurteilung des Fahrverhaltens möglich ist. Es reicht nicht aus, nur autonom durchgeführte Fahrversuche durchzuführen. Eine gleichzeitige Durchführung vom Fahrer gesteuerter Fahrversuche und autonomer Fahrversuche ist dabei von Vorteil. Eine entsprechend aufwändige Zeitplanung oder das Bereitstellen zweier getrennter Versuchsstrecken erübrigt sich. Zusätzlich können dem Fahrer eines nicht autonom fahrenden Fahrzeugs auch Fahrbefehle und/oder Warnungen vor anderen, auf der Verkehrsfläche autonom und/oder nicht autonom fahrenden Fahrzeugen und/oder mögliche Prioritäten, wie zu gewährende Vorfahrten auf einem Display im Fahrzeug angezeigt werden. Wird hierzu eine Projektion auf die Innenseite der Windschutzscheibe des Fahrzeugs oder aber ein Head-Up-Display verwendet, so ist es auch möglich, virtuelle Fahrbahnmarkierungen und/oder Leitpfeile zu projizieren. Auf diese Weise ist es möglich, dem Fahrer eines nicht autonom fahrenden Fahrzeugs eine bestimmte Fahrstrecke und/oder ein bestimmtes Lastkollektiv vorzugeben, die in Echtzeit berechnet und angezeigt werden und/oder der momentanen Anforderungen entsprechend, beispielsweise zur Durchführung eines Ausweichmanövers bei drohender Kollision mit einem anderen, auf der Verkehrfläche fahrenden Fahrzeug angepasst werden.

Gemäß weiter bevorzugten Ausführungsformen erfolgt das Bestimmen der Streckenprofile autonom fahrender Fahrzeuge im Sinne eines unfallfreien Verkehrens der Fahrzeuge auf der Verkehrsfläche. Das Kriterium des unfallfreien Fahrens tritt dabei insbesondere neben das Kriterium des Fahrens bestimmter Versuchsabläufe und der Reproduktion gleicher Lastprofile. Bestimmte Puffer, Pufferstrecken und Geschwindigkeitsbereiche in der Geschwindigkeitsvorgabe erlauben es, die Fahrzeuge unfallfrei gleichzeitig im Bereich des Verkehrsraumes zu führen.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Verkehrsfläche mit einer der Verkehrsfläche zugeordneten Betriebsleitstelle, wobei auf der Verkehrsfläche autonom fahrende Fahrzeuge und nicht autonom fahrende Fahrzeuge verkehren. Dabei weisen alle Fahrzeuge wenigstens eine Positionsbestimmungseinrichtung auf, die zum Übermitteln der Position an die Betriebleitstelle dient. Autonom fahrende Fahrzeuge verfügen darüber hinaus über Einrichtungen, die ein autonomes Fahren aufgrund eines vorgegebenen, zu fahrenden Streckenprofils ermöglichen. Gemäß der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Betriebsleitstelle die Streckenprofile ermittelt.

Im Übrigen ist die Erfindung nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur in schematischer Darstellung ein autonom gesteuertes Fahrzeug, das auf der Verkehrsfläche fährt.
Das Fahrzeug 10 weist eine Positionsbestimmungseinrichtung 11 auf. Die Positionsbestimmungseinrichtung 11, bei der es sich beispielsweise um einen GPS-Empfänger (ggf. auch einen so genannten differentiellen GPS-Empfänger) handelt, ermittelt die aktuelle Position. Mittels des Senders 12 wird dann die Position des Fahrzeugs 10 an die Betriebsleitstelle 20 übermittelt. In der Betriebsleitstelle 20 wird in Abhängigkeit von vorgegebenen, zu fahrenden Profilen und den Positionen der anderen Fahrzeuge auf der Verkehrsfläche das Streckenprofil für das Fahrzeug 10 ermittelt und dann an dieses übermittelt. Das Streckenprofil enthält dabei die Information über die zu fahrende Strecke, sowie die auf der Strecke zu fahrende Fahrgeschwindigkeit. In dem Fahrzeug 10 werden gemäß den Vorgaben durch die Fahreinrichtungen 13, die beispielsweise Steller für Antrieb, Getriebe, Bremsanlage und Lenkung umfassen, Ansteuersignale zum Durchfahren des Streckenprofils erzeugt.

Claims

Verfahren zum Steuern wenigstens eines autonom fahrenden Fahrzeuges (10) auf einer begrenzten Verkehrsfläche, wobei das autonome Fahrzeug (10) eine Fahreinrichtung (13) zum Durchführen von Fahrbefehlen aufgrund von zugeführten Signalen aufweist, wobei die Fahrbefehle sowohl Fahrtrichtung als auch Fahrgeschwindigkeit betreffen, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) seine aktuelle Position mittels einer Positionsbestimmungseinrichtung (11) ermittelt und an eine Betriebsleitstelle (20) übermittelt, in der Betriebsleitstelle (20) aus den Positionssignalen anhand vorgebbarer Kriterien ein zu fahrendes Streckenprofil ermittelt und an die Fahreinrichtung (13) des Fahrzeugs (10) übermittelt wird, wobei die Fahreinrichtung (13) die zum Fahren des Streckenprofils erforderlichen Fahrbefehle erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckenprofil sowohl Angaben über die Fahrstrecke als auch über die Fahrgeschwindigkeit enthält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fahreinrichtung (13) der Verlauf fahrbarer Strecken der begrenzten Verkehrsfläche abgespeichert ist, wobei das Streckenprofil die Angabe eines Segmentes der Verkehrsfläche, sowie die in diesem Segment einzuhaltende Fahrgeschwindigkeit enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckenprofil eines Fahrzeugs (10) in Abhängigkeit der Positionen und Streckenprofile anderer, auf der Verkehrsfläche autonom fahrender Fahrzeuge bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Streckenprofil in Abhängigkeit von für das Fahrzeug (10) vorgegebenen Fahrprofilen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Verkehrsfläche nicht autonom fahrende Fahrzeuge verkehren, wobei die nicht autonom fahrenden Fahrzeuge Positionserfassungseinrichtungen aufweisen und wenigstens die aktuelle Position an die Betriebsleitstelle (20) übermitteln, wobei das Ermitteln des Streckenprofils eines autonom fahrenden Fahrzeugs (10) in Abhängigkeit der Position der nicht autonom fahrenden Fahrzeuge bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen der Streckenprofile autonom fahrender Fahrzeuge (10) im Sinne eines unfallfreien Verkehrens der Fahrzeuge auf der Verkehrsfläche erfolgt.
Verkehrsfläche mit einer der Verkehrsfläche zugeordneten Betriebsleitstelle, wobei auf der Verkehrsfläche autonom fahrende Fahrzeuge und nicht autonom fahrende Fahrzeuge verkehren, wobei alle Fahrzeuge eine Positionsbestim mungseinrichtung (13) aufweisen und ihre Position der Betriebleitstelle (20) übermitteln.