EP3776515A1 - Verfahren und vorrichtung zur abstimmung von fahrmanövern zwischen einem fahrzeug und mindestens einem alius-fahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur abstimmung von fahrmanövern zwischen einem fahrzeug und mindestens einem alius-fahrzeug

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EP3776515A1
EP3776515A1 EP19716089.8A EP19716089A EP3776515A1 EP 3776515 A1 EP3776515 A1 EP 3776515A1 EP 19716089 A EP19716089 A EP 19716089A EP 3776515 A1 EP3776515 A1 EP 3776515A1
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EP
European Patent Office
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vehicle
trajectory
vehicles
ideal
determining
Prior art date
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EP19716089.8A
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EP3776515B1 (de
EP3776515B8 (de
Inventor
Harald Berninger
Viktor LIZENBERG
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Stellantis Auto SAS
Original Assignee
PSA Automobiles SA
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Publication date
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Publication of EP3776515B1 publication Critical patent/EP3776515B1/de
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/161—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication
    • G08G1/163—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication involving continuous checking
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
    • G08G1/0962—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages
    • G08G1/0965—Arrangements for giving variable traffic instructions having an indicator mounted inside the vehicle, e.g. giving voice messages responding to signals from another vehicle, e.g. emergency vehicle

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the coordination of driving maneuvers between a vehicle and at least one Alius vehicle.
  • each vehicle provides two trajectories and exchanges with neighboring vehicles.
  • a plant trajectory which describes a planned driving maneuver
  • a desired trajectory which would be preferable to the plant trajectory and driving dynamics possible but for various possible reasons can not be traversed, especially because of a collision with another vehicle.
  • the received ones are compared with their own trajectories and in case of a conflict an adaptation via a cost function taking into account the made involved vehicles.
  • the object of the invention is to provide a method for the coordination of driving maneuvers between a vehicle and at least one Alius vehicle, which is characterized by a low voting and thus computational effort and makes the vote regardless of cost considerations.
  • a method for the coordination of driving maneuvers between a vehicle and at least one Alius vehicle is proposed with the following steps:
  • T rajektorien set for all vehicles which is selected on the basis of an identical for all vehicles rule set for each vehicle from the ideal trajectory or the Zöger trajectory,
  • a trajectory is understood to mean a route with a time or speed assignment over a period of a few seconds. This period may also be speed-dependent, especially at higher speeds than at lower speeds, preferably in the range of 3 to 8 seconds.
  • the trajectory also takes into account the dimensions of the vehicle, since a check for collisions between the trajectories of different vehicles must also take into account the width and length of the vehicles with a safe lateral distance of a few decimeters.
  • the vehicle measurement required for collision freedom must be at a safe distance to the front.
  • the basic idea of the invention is to provide two trajectories instead of the two trajectories proposed typically in WO 2017/076593 A1 and to exchange them with neighboring vehicles which differ only in terms of speed, but not with regard to the path.
  • the Zöger-T ejection has the same travel path and the same time span as compared with the Ideal T and describes a deceleration process to a reduced driving speed, whereby the length of the Zöger-T ejection is shorter by several vehicle lengths than that of the ideal trajectory.
  • the invention is based on the consideration that for safety reasons, the speed should be lower, which also corresponds to the manual handling.
  • the Zöger-T ejection should avoid collisions. Collisions occur when vehicles touch each other in their silhouette plus a safety frame.
  • the safety frame is speed-dependent in the direction of travel.
  • the determination of the delay can occur in different ways. For example, a speed reduction of 10-20% or a defined deceleration may be used, or a desired path shortening of the deceleration theory with respect to the ideal trajectory by a predetermined distance or number of vehicle lengths.
  • An arithmetic rule for determining the delay-time can be constant or a function of the speed, for example at 100 km / h a speed reduction of 5%, at 50 km / h of 10% within the trajectory period.
  • the period of the ideal and delay period is about 2 to 10 seconds, preferably 4 to 6 seconds.
  • the delay should be selected so that the delay trajectory is shorter by at least the length of the safety margin at the same time.
  • the safety distance can be determined on the basis of the Highway Code, ie outside closed villages "half speedometer" and within closed towns three car lengths.
  • All vehicles ie the ego vehicle and all Alii vehicles
  • a voting situation rate each for themselves the received crowd of ideal and hesitant trajectories and determine a conflict-free set of trajectories which is then driven by the vehicles, i.
  • Each vehicle drives for itself the so-defined default trajectory.
  • the determination of the conflict-free default trajectory set takes place on the basis of a rule set identical for all vehicles by numerical analysis of the trajectory of all vehicles taking into account the prescribed rules.
  • the movements of the Alii vehicles detected by the vehicle sensors and communication systems are used to recognize / confirm the trajectories traveled.
  • the other vehicles are tracked via a temporary vehicle identification (vehicle ID). If the detected movements are confirmed according to the expected conflict-free trajectory rate, the transmission of the trajectory pairs can be adjusted.
  • the solution according to the invention is based on only one path and is therefore less computationally intensive, due in part to the numerical analysis in the coordination process. Compared with conventional systems, this results in a reduced computational effort, which leads to a faster provision of the default trajectory set with a larger number of considered vehicles and thus also to a shorter cycle time and the possibility to carry out the tuning of the vehicles more frequently. This in turn leads to increased traffic safety, especially as the vehicles arrive in doubt by delay in a safer driving condition.
  • the voting process according to the invention between vehicles is only initiated if a conflict situation is detected by the vehicle sensor system, in particular that other vehicles in the environment (position) and their direction of movement (heading) are detected in their own infrastructure, or traffic-relevant objects in current lane or road network nodes, such as intersections, in / out of any kind detected or extracted from electronic maps or a maneuver coordination message was received from the vehicle environment.
  • trajectory pairs can also be permanent.
  • Each vehicle decides for itself whether it participates in a vote and expresses its decision by sending out the Trajektorienpackes.
  • the decision is based on the geographical situation analysis and, as a first step, adopts all the vehicles for the voting that are in the road situation (in the example in access to an intersection).
  • Final confirmation is provided by the Alii vehicles by sending their trajectory pairs and geographically belonging to the situation.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the rule set comprises a rule, after which a default trajectory set is determined, which comprises the largest number of ideal trajectories. In other words, if there are multiple solutions of default trajectory sets, the one comprising the largest number of ideal trajectories is selected. This ensures the lowest possible impairment of braking maneuvers for all participating vehicles.
  • the rule set comprises a rule, according to which a vehicle with a kinked ideal trajectory or a kinking within a predetermined time range driving path has a priority on the Zöger trajectory. This takes account of the fact that a vehicle wishing to turn at a nearby branch or intersection is more likely to slow down anyway soon enough, and thus is not impaired by selecting the delay trajectory as the default trajectory.
  • a preferred development of the invention provides that for ali vehicles, which emit only one trajectory due to their failure, they are used as an ideal trajectory of the aliasing system. Vehicle is taken into account. As a result, the application of the method according to the invention is also possible if individual vehicles send only a trajectory due to any disturbances, be it in terms of transmission errors or system errors.
  • the rule set comprises a rule that, if no conflict-free default Trajektoriensatz is determined, a vehicle is determined, which slows down for a predetermined short period of time and then the process is run through again. Since it can not be ruled out that no conflict-free solution can be achieved when selecting the two trajectories available per vehicle, ie a "deadlock" condition occurs, a solution must be found for this situation.
  • a vehicle is selected, e.g.
  • a preferred development of the invention provides that information from a stored road map and / or information received via communication means is taken into account for determining the ideal trajectory of the vehicle.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the vehicle checks whether a voting situation exists with at least one Alius vehicle and it does not participate in a voting process if its trajectories are conflict-free. This ensures that a vehicle that is in close proximity with Alii vehicles but whose trajectories does not conflict with the trajectories of other vehicles does not take part in a coordination process for the determination of a conflict-free default trajectory sentence.
  • a device for a motor vehicle for coordination of driving maneuvers between a vehicle and at least one Alius vehicle comprising:
  • a driving situation analysis device for determining a planned driving path of the vehicle and for determining environmental information of the vehicle on the basis of environmental sensors of the motor vehicle, a trajectory determining means for determining an ideal trajectory for a given time or path area along the driving path on the basis of the driving path and the surrounding information, further for determining a delay trajectory along the same driving path, the delay trajectory opposite to the ideal trajectory has the same driving path and a shorter length due to a time delay due to reduced driving speed,
  • a communication device for communication with other vehicles in the environment (Alii vehicles), which is designed to transmit the ideal trajectory and the delay trajectory to the Alii vehicles and to receive the ideal trajectory and the delay vector of the Alii vehicles
  • a trajectory evaluation device configured to determine whether there is a conflict situation when the vehicle and the ali vehicles are moving and configured according to their ideal trajectories, upon determination of a conflict situation for determining a conflict-free default trajectory set for all vehicles which is selected on the basis of a rule set identical for all vehicles for each vehicle from the ideal trajectory or the delay trajectory,
  • a signal output device which outputs to a connectable vehicle control device the default trajectory determined for the vehicle for driving off the vehicle or outputs direct driving instructions to the vehicle driver.
  • Figure V is a block diagram of the logic modules of the device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a flow chart of the method according to the invention
  • FIG. 3 is a flowchart of part of the method of FIG. 2;
  • FIG. 4 a schematic representation of a trajectory pair
  • FIG. 1 shows the logic modules of the tuning device 10 according to the invention.
  • This comprises an umfeldech 12, which communicates with an electronic road map 14, a communication unit 16 for communication with other vehicles (V2V) or stationary sites (V2X), as well as a set of vehicle-mounted environment sensors 18.
  • the environmental sensors 18 may include laser scanners, radars, cameras, and ultrasonic gauges.
  • the tuning device 10 comprises a driving situation analysis unit 20 whose function is explained in more detail in FIG.
  • the driving situation analysis unit 20 controls a trajectory generation unit 22, which determines an ideal trajectory and a delay trajectory for the vehicle.
  • the generated trajectories are transmitted to a trajectory evaluation unit 24 together with the trajectory pairs of Alii vehicles supplied via the communication unit 16 via the umlauf unit 12.
  • the trajectory pair generated by the trajectory generation unit 22 is also supplied to theticianiser 12, which transmits this via the communication unit 16 to Alii vehicles.
  • the trajectory evaluation unit 24 evaluates the trajectory pairs of the ego vehicle and the ali vehicles and generates a collision-free default trajectory set for each vehicle and outputs to a vehicle control unit 30 the default trajectory of the own vehicle, which is then autonomously traversed by the vehicle.
  • a driver instruction can also be given via a suitable man-machine interface, for example an acoustic or visual output device or else a haptic accelerator pedal.
  • a monitoring unit 26 detects movements of Alii vehicles based on received vehicle movement information and own observations by means of the environmental sensors 18 and evaluates them.
  • a driving path of the own vehicle is determined.
  • HAF level skin driving, level 2 to 5
  • step 52 the vehicle environment is checked using the vehicle's own sensors 18 and the information received via the communication unit 16 about Alii- vehicles from the environment.
  • step 54 it is determined whether there is a need for reconciliation between the ego vehicle and the Alii vehicles based on the data of the Alii vehicles, data on obstacles, road nodes, and received maneuvering messages.
  • step 52 is returned to re-examine whether there is any need for reconciliation, taking into account updated environmental data.
  • the maneuver decision unit 28 determines a maneuver decision and confirms by transmission according to FIG. 3.
  • an ideal trajectory 40 and a delay trajectory 42 are determined, taking into account the current speed, which are depicted in FIG. Furthermore, an ego priority is determined therefrom, which, for example, can prioritize the delay trajectory 42 in the case of a preceding bend-over travel path.
  • step 62 the trajectory pair 40, 42 of the ego vehicle is sent by means of the communication unit 16 to Alii vehicles in the vicinity and thus confirms the involvement of the ego vehicle in the vote. It can be seen from the spatial position of the trajectory whether or on which voting scenario (which group) the ego vehicle will take part. It can be seen from the spatial position of the trajectory whether or in which coordination scenario (which group) the ego vehicle will participate.
  • step 64 the respective trajectory pairs of Alii vehicles are received by the communication unit 16.
  • step 66 the trajectory pairs 40, 42 of the ego vehicle and the Alii vehicles are combined to form a set of trajectories.
  • the trajectory pairs are assigned to the individual Alii vehicles according to the anonymized vehicle IDs.
  • the trajectory crowd defines all participants in this voting scenario by spatial context, in other words, only the trajectories that are tangent or spatially very close to it were included. So there is a geographical assignment of those involved in the scenario.
  • step 68 an attempt is made to determine a non-conflicting default trajectory set for all vehicles, with either ideal trajectory or delay trajectory being selected for each vehicle.
  • the determination of a conflict-free default trajectory set is performed by numerical analysis of the set of trajectories under priority of the ideal trajectories 40. The same rules apply to all vehicles and therefore the trajectory set is identical for all vehicles involved.
  • step 70 the vehicle is moved autonomously or by means of driving instructions in accordance with the default trajectory determined for the ego vehicle. Since the Alii vehicles use the same rule set to determine the same trajectory set, each Alii vehicle can then drive off the default trajectory determined for the respective vehicle.
  • step 72 the low priority and / or lowest actual speed ego vehicle of all vehicles in the voting situation is deferred and a new trajectory set 40, 42 for the ego becomes 60 Vehicle determined.
  • the vehicle movements of the Alii vehicles are detected by received V2X vehicle movement information (Cooperative Awareness Message) and optionally by the environmental sensors 18.
  • step 82 the actual trajectories of the Alii vehicles are assigned and observed.
  • the received vehicle movement data are assigned via the vehicle ID to the respective conflict-free default trajectory.
  • step 84 a comparison is made with the conflict-free default trajectory set. If compliance with the determined default trajectories is determined (J), the own maneuver (step 70) and the monitoring is continued unchanged and thus returned to step 80. On the other hand, if a deviation is detected (N), the maneuver decision unit 28 is caused to make a new maneuver decision, as explained in FIG. If the default T rjektorie was traversed (E), the maneuver is completed (step 86).
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment, with a road junction 32, onto which four vehicles A, B, C, D travel.
  • Another vehicle E is located in the lane intersection 32. Since there is a need for coordination, an ego vehicle A and Alii vehicles B, C, D, E each transmit an ideal concept 40A, 40B, 40C, 40D and a delay-time theory 42A , 42B, 42C, 42D to the other vehicles.
  • the trajectory system shown is in which the ideal torques 40A, 40B, 40C, 40D collide.
  • a collision occurs when the vehicle outlines added in a complete trajectory view touch including the safety margin. For reasons of clarity, only the line of the trajectory reference point is shown here.
  • the vehicle E does not participate in the subsequent process.
  • step 68 results in a collision-free default trajectory set consisting of 40A (ideal trajectory for the ego vehicle A), 40B (ideal trajectory for the algo- rithm). Vehicle B), 42C (Zöger-T rjektorie for the Alius vehicle C) and 42D (Zöger trajec- torie for the Alius vehicle D). It should be noted that even a combination 42A, 40B, 42C, 42D, ie with an ideal and three delay trajectories, would be collision-free, but would contain only one ideal theory.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abstimmung von Fahrmanövern zwischen einem Fahrzeug (A) und mindestens einem Alius-Fahrzeug (B, C, D), mit folgenden Schritten: Ermitteln (50) eines geplanten Fahrpfades eines des Fahrzeugs (A), Ermitteln von Umgebungsinformationen des Fahrzeugs (A) mittels Umgebungssensoren des Fahrzeugs (52), Bestimmen einer Ideal-Trajektorie (40A) entlang des Fahrpfades auf der Grundlage des Fahrpfades und der Umgebungsinformationen, Bestimmen einer Zöger-Trajektorie (42A) entlang des Fahrpfades (60), wobei die Zöger-Trajektorie (42A) gegenüber der Ideal-Trajektorie (40A) den gleichen Fahrpfad und eine geringere Länge aufweist, Übermitteln der Ideal-Trajektorie (40A) und der Zöger-Trajektorie (42A) an die Alii-Fahrzeuge (62), Empfangen (64) der Ideal-Trajektorie (40B, 40C, 40D) und der Zöger-Trajektorie (42B, 42C, 42D) der Alii-Fahrzeuge (B, C, D), Ermitteln, ob eine Konfliktsituation vorliegt, wenn sich das Fahrzeug (A) und die Alii-Fahrzeuge (B, C, D) gemäß ihrer Ideal-Trajektorien (40A, 40B, 40C, 40D) bewegen (68), bei Feststellung (68) einer Konfliktsituation Bestimmen eines konfliktfreien Vorgabe-Trajektorien-Satzes für alle Fahrzeuge (A, B, C, D), die auf der Grundlage eines für alle Fahrzeuge (A, B, C, D) identischen Regelsatzes für jedes Fahrzeug (A, B, C, D) ausgewählt wird aus der Ideal-Trajektorie oder der Zöger-Trajektorie (40, 42), Bewegen des Fahrzeugs (A) entlang der dafür bestimmten Vorgabe-Trajektorie (70).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Abstimmung von Fahrmanövern zwischen einem Fahrzeug und mindestens einem Alius-Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abstimmung von Fahrmanövern zwischen einem Fahrzeug und mindestens einem Alius-Fahrzeug.
Im Zuge einer zunehmenden Automatisierung der Steuerung von Kraftfahrzeugen ist eine kooperative Manöverabstimmung von benachbarten Fahrzeugen wünschenswert, damit das eigene Fahrzeug nicht nur auf die mittels Umgebungssensoren erfassten Bewegungen anderer Fahrzeuge reagieren muss sondern vielmehr benachbarte Fahrzeuge Daten mittels Kommunikationssystemen (V2V oder V2X) austauschen und aufgrund ihrer jeweils vorgegebenen geplanten Fahrpfade gemeinsam eine Abstimmung der kurzfristigen Bewegungen bzw. Trajektorien in einem Zeithorizont von einigen Sekunden vornehmen und danach die so ermittelten Trajektorien abfahren.
Aus der DE 10 2012 021 282 A1 ist ein solches Verfahren bekannt, bei dem benachbarte Kraftfahrzeuge Wunschtrajektorien an eine Arbitrierungseinrichtung senden und diese ermittelt, ob ein Konflikt vorliegt und falls das der Fall ist, wird mindestens eine der Trajek- torien der beteiligten Fahrzeuge angepasst. Die Arbitrierungseinrichtung kann eine zentrale Einrichtung oder auch Bestandteil eines der beteiligten Fahrzeuge sein.
Aus der WO 2017/076593 A1 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem jedes Fahrzeug zwei Trajektorien bereitstellt und mit benachbarten Fahrzeugen austauscht. Dies sind zum einen eine Plantrajektorie, die ein geplantes Fahrmanöver beschreibt, sowie eine Wunschtrajektorie, die gegenüber der Plantrajektorie bevorzugt und fahrdynamisch möglich wäre aber aus verschiedenen möglichen Gründen nicht abgefahren werden kann, insbesondere wegen einer damit dann einhergehenden Kollision mit einem anderen Fahrzeug. Die empfangenen werden mit den eigenen Trajektorien verglichen und im Fall eines Konfliktes wird eine Anpassung über eine Kostenfunktion unter Berücksichtigung der be- teiligten Fahrzeuge vorgenommen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Abstimmung von Fahrmanövern zwischen einem Fahrzeug und mindestens einem Alius-Fahrzeug bereitzustellen, das sich durch einen geringen Abstimmungs- und damit Berechnungsaufwand auszeichnet und die Abstimmung unabhängig von Kostengesichtspunkten vornimmt.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Abstimmung von Fahrmanövern zwischen einem Fahrzeug und mindestens einem Alius-Fahrzeug mit folgenden Schritten vorgeschlagen:
- Ermitteln eines geplanten Fahrpfades eines Fahrzeugs,
- Ermitteln von Umgebungsinformationen des Fahrzeugs auf der Grundlage von Umgebungssensoren des Fahrzeugs,
- Bestimmen einer Ideal-Trajektorie für einen vorgegebenen Zeit- oder Wegbereich entlang des Fahrpfades auf der Grundlage des Fahrpfades und der Umgebungsinformationen,
- Bestimmen einer Zöger-Trajektorie entlang des gleichen Fahrpfades, wobei die Zöger- Trajektorie gegenüber der Ideal-Trajektorie den gleichen Fahrpfad und eine geringere Länge aufgrund einer zeitlichen Verzögerung durch verminderte Fahrgeschwindigkeit aufweist,
- Übermitteln der Ideal-Trajektorie und der Zöger-Trajektorie an die Alii-Fahrzeuge,
- Empfangen der Ideal-Trajektorie und der Zöger-Trajektorie der Alii-Fahrzeuge,
- Ermitteln, ob eine Konfliktsituation vorliegt, wenn sich das Fahrzeug und die Alii- Fahrzeuge gemäß ihrer Ideal-Trajektorien bewegen,
- bei Feststellung einer Konfliktsituation Bestimmen eines konfliktfreien Vorgabe-
T rajektorien-Satzes für alle Fahrzeuge, die auf der Grundlage eines für alle Fahrzeuge identischen Regelsatzes für jedes Fahrzeug ausgewählt wird aus der Ideal-Trajektorie oder der Zöger-Trajektorie,
- Bewegen des Fahrzeugs entlang der dafür bestimmten Vorgabe-Trajektorie. Unter einer Trajektorie wird in Zusammenhang mit dieser Erfindung eine Wegstrecke mit einer Zeit- oder Geschwindigkeitszuordnung über einen Zeitraum von einigen Sekunden verstanden. Dieser Zeitraum kann dabei auch geschwindigkeitsabhängig sein, insbesondere bei höheren kürzer als bei niedrigeren Geschwindigkeiten, vorzugsweise im Bereich von 3 - 8 sek. Die Trajektorie berücksichtigt auch die Maße des Fahrzeugs, da eine Prüfung auf Kollisionen zwischen den Trajektorien verschiedener Fahrzeuge auch die Breite und Länge der Fahrzeuge mit einem sicheren Seitenabstand von einigen Dezimetern berücksichtigen muss. Schließlich muss das für die Kollisionsfreiheit erforderliche Fahrzeugmaß nach vorne hin einen Sicherheitsabstand umfassen.
Die Grundidee der Erfindung besteht darin, anstelle der zwei in der WO 2017/076593 A1 vorgeschlagenen, sich hinsichtlich der Wegstrecke typischerweise unterscheidenden Trajektorien zwei Trajektorien bereitzustellen und mit benachbarten Fahrzeugen auszutauschen, die sich nur durch die Geschwindigkeit, nicht jedoch hinsichtlich des Weges unterscheiden. Die Zöger-T rajektorie weist dabei gegenüber der Ideal-T rajektorie den gleichen Fahrpfad und den gleichen Zeitraum auf und beschreibt einen Abbremsvorgang auf eine verminderte Fahrgeschwindigkeit, wodurch die Länge der Zöger-T rajektorie um mehrere Fahrzeuglängen kürzer wird als die der Ideal-Trajektorie.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass aus Sicherheitsgründen die Geschwindigkeit geringer werden soll, was so auch dem manuellen Fahrverhalten entspricht. Die Zöger-T rajektorie soll Kollisionen vermeiden. Kollisionen entstehen, wenn sich Fahrzeuge in ihrem Schattenriss zuzüglich eines Sicherheitsrahmens berühren. Der Sicherheitsrahmen ist in Fahrtrichtung geschwindigkeitsabhängig.
Die Bestimmung der Zöger-T rajektorie kann auf verschiedene Arten erfolgen. Es kann beispielsweise eine Geschwindigkeitsreduzierung um 10 - 20% oder eine definierte Verzögerung zugrunde gelegt werden oder eine gewünschte Wegverkürzung der Zöger- T rajektorie gegenüber der Ideal-Trajektorie um eine vorgegebene Strecke oder Anzahl an Fahrzeuglängen. Eine Rechenregel zur Bestimmung der Zöger-T rajektorie kann konstant sein oder eine Funktion der Geschwindigkeit sein, beispielsweise bei 100 km/h eine Geschwindigkeitsreduzierung um 5%, bei 50 km/h von 10% innerhalb des Trajektorienzeit- raumes ansetzen. Der Zeitraum der Ideal- und Zöger-T rajektorie beträgt etwa 2 bis 10 sek., vorzugsweise 4 bis 6 sek. Die Verzögerung sollte jedenfalls so gewählt werden, dass die Zöger-Trajektorie zum gleichen Zeitpunkt um mindestens die Länge des Sicherheitsrahmens kürzer ist. Alternativ kann der Sicherheitsabstand auf der Grundlage der Straßenverkehrsordnung bestimmt werden, also außerhalb geschlossener Ortschaften„Halber Tacho“ und innerhalb geschlossener Ortschaften drei Pkw-Längen.
Alle Fahrzeuge (also das Ego-Fahrzeug und alle Alii-Fahrzeuge) in einer Abstimmungssituation bewerten (jeder für sich) die empfangene Schar von Ideal- und Zöger-Trajektorien und ermitteln einen konfliktfreien Trajektoriensatz, der dann von den Fahrzeugen jeweils gefahren wird, d.h. jedes Fahrzeug fährt für sich die so bestimmte Vorgabe-Trajektorie.
Die Bestimmung des konfliktfreien Vorgabe-Trajektorien-Satzes erfolgt auf der Grundlage eines für alle Fahrzeuge identischen Regelsatzes durch numerische Analyse der Trajekto- rienschar aller Fahrzeuge unter Berücksichtigung der vorgegebenen Regeln.
Die durch die Fahrzeugsensorik und Kommunikationssysteme erfassten Bewegungen der Alii-Fahrzeuge werden zur Erkennung/Bestätigung der gefahrenen Trajektorien genutzt. Dabei werden die anderen Fahrzeuge über eine temporäre Fahrzeugidentifikation (Fahr- zeug-ID) verfolgt. Wenn die erfassten Bewegungen dem erwarteten konfliktfreien Trajektoriensatz entsprechend bestätigt sind, kann die Aussendung der Trajektorienpaare eingestellt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung basiert nur auf einem Pfad und ist damit wenig rechenintensiv, bedingt auch durch die numerische Analyse im Abstimmungsprozeß. Gegenüber herkömmlichen Systemen ergibt sich damit ein reduzierter Rechenaufwand, was sich bei einer größeren Anzahl berücksichtigter Fahrzeuge zu einer schnelleren Bereitstellung des Vorgabe-Trajektorien-Satzes führt und damit auch zu einer geringeren Zykluszeit und der Möglichkeit, die Abstimmung der Fahrzeuge häufiger auszuführen. Dies wiederum führt zu einer erhöhten Verkehrssicherheit, zumal die Fahrzeuge im Zweifel durch Verzögerung in einen sichereren Fahrzustand gelangen.
Es sind Taktraten von 10-100 Hz erreichbar. Und in Zweifelssituationen gehen die Fahrzeuge in einen sicheren Fahrzustand über. Diese Lösung ist auch zu anderen Systemen kompatibel, beispielsweise zu den in der Beschreibungseinleitung beschriebenen vorbekannten Systemen. Gemäß einer Ausbildung der Erfindung wird der erfindungsgemäße Abstimmungsprozess zwischen Fahrzeugen nur initiiert, wenn durch die Fahrzeugsensorik eine Konfliktsituation festgestellt wird, insbesondere dass andere Fahrzeuge im Umfeld (Position) und deren Bewegungsrichtung (Heading) im eigenen Fahrweg festgestellt werden, oder verkehrsrelevante Objekte in aktueller Fahrbahn oder Straßennetzknoten, wie Kreuzungen, Ein/Ausfahrten jeglicher Art detektiert oder aus elektronischen Karten extrahiert werden oder eine Manöver-Koordinations-Meldung aus dem Fahrzeugumfeld empfangen wurde.
Alternativ kann die Aussendung der Trajektorienpaare auch permanent erfolgen.
Jedes Fahrzeug entscheidet selbst, ob es an einer Abstimmung mitwirkt und äußert seine Entscheidung durch das Aussenden des Trajektorienpaares. Die Entscheidung basiert auf der geografischen Situationsanalyse und nimmt im ersten Schritt alle Fahrzeuge für die Abstimmung an, die sich in der Straßen-Situation (im Beispiel in Zufahrt auf eine Kreuzung) befinden. Endgültig erfolgt die Bestätigung durch die Alii-Fahrzeuge, indem diese ihre Trajektorienpaare senden und diese geografisch in die Situation gehören.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Regelsatz eine Regel umfasst, wonach ein Vorgabe-Trajektoriensatz bestimmt wird, der die größte Anzahl an Ideal-Trajektorien umfasst. Mit anderen Worten, wenn es mehrere Lösungen von Vorga- be-Trajektoriensätzen gibt, wird derjenige ausgewählt, der die größte Anzahl an Ideal- Trajektorien umfasst. Damit wird eine für alle beteiligten Fahrzeuge geringstmögliche Beeinträchtigung durch Bremsmanöver sichergestellt.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Regelsatz eine Regel umfasst, wonach ein Fahrzeug mit einer abknickenden Ideal-Trajektorie oder einem innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereiches abknickenden Fahrpfad eine Priorität auf der Zöger-Trajektorie besitzt. Dadurch wird berücksichtigt, dass ein Fahrzeug, welches an einer nahen Abzweigung oder Kreuzung abbiegen möchte, mit größerer Wahrscheinlichkeit sowieso zeitnah abbremsen wird und damit durch Auswahl der Zöger-Trajektorie als Vor- gabe-Trajektorie gar nicht beeinträchtigt wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für Alii-Fahrzeuge, die störungsbedingt nur eine Trajektorie aussenden, diese als Ideal-Trajektorie des Alius- Fahrzeugs berücksichtigt wird. Hierdurch wird die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, wenn einzelne Fahrzeuge aufgrund irgendwelcher Störungen, sei es hinsichtlich Übertragungsstörungen oder Systemfehlern, nur eine Trajektorie senden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Regelsatz eine Regel umfasst wonach, wenn kein konfliktfreier Vorgabe-Trajektoriensatz bestimmbar ist, ein Fahrzeug bestimmt wird, das für einen vorgegebenen kurzen Zeitraum abbremst und anschließend das Verfahren erneut durchlaufen wird. Da es nicht auszuschließen ist, dass bei Auswahl der beiden pro Fahrzeug zur Verfügung stehenden Trajektorien keine konfliktfreie Lösung erzielbar ist, also ein„Deadlock“ -Zustand eintritt, muss für diese Situation eine Lösung ermittelt werden. Dazu wird gemäß dieser Ausbildung ein Fahrzeug ausgewählt, z.B. das langsamste oder schnellste oder ein nicht-vorfahrtsberechtigtes oder bald abbiegendes, welches isoliert zum Abbremsen gebracht wird und anschließend in einem neuen Durchlauf auf der Grundlage des sich ergebenden Zustandes mit neuen Trajektorien die Bestimmung eines konfliktfreien Vorgabe-Trajektorien-Satzes versucht wird.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass für das Bestimmen der Ideal- Trajektorie des Fahrzeugs Informationen aus einer gespeicherten Straßenkarte und/oder über Kommunikationsmittel empfangene Informationen berücksichtigt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Fahrzeug überprüft, ob eine Abstimmungssituation mit mindestens einem Alius-Fahrzeug vorliegt und es sich an einem Abstimmungsprozess nicht beteiligt, falls seine Trajektorien konfliktfrei sind. Damit wird erreicht, dass ein Fahrzeug, das sich zwar in räumlicher Nähe mit Alii-Fahrzeugen befindet aber dessen Trajektorien keinen Konflikt mit den Trajektorien anderer Fahrzeuge aufweist, an einem Abstimmungsprozess der Bestimmung eines konfliktfreien Vorgabe- Trajektorien-Satzes nicht teilnimmt.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug zur Abstimmung von Fahrmanövern zwischen einem Fahrzeug und mindestens einem Alius-Fahrzeug gelöst, umfassend:
- eine Fahrsituationsanalyseeinrichtung zum Ermitteln eines geplanten Fahrpfades des Fahrzeugs sowie zum Ermitteln von Umgebungsinformationen des Fahrzeugs auf der Grundlage von Umgebungssensoren des Kraftfahrzeugs, - eine Trajektorienbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Ideal-Trajektorie für einen vorgegebenen Zeit- oder Wegbereich entlang des Fahrpfades auf der Grundlage des Fahrpfades und der Umgebungsinformationen, ferner zum Bestimmen einer Zöger- Trajektorie entlang des gleichen Fahrpfades, wobei die Zöger-Trajektorie gegenüber der Ideal-Trajektorie den gleichen Fahrpfad und eine geringere Länge aufgrund einer zeitlichen Verzögerung durch verminderte Fahrgeschwindigkeit aufweist,
- eine Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation mit anderen Fahrzeugen in der Umgebung (Alii-Fahrzeuge), die ausgebildet ist zum Übermitteln der Ideal-Trajektorie und der Zöger-Trajektorie an die Alii-Fahrzeuge sowie zum Empfangen der Ideal-Trajektorie und der Zöger-T rajektorie der Alii-Fahrzeuge,
- eine Trajektorienbewertungseinrichtung, die ausgebildet ist zu ermitteln, ob eine Konfliktsituation vorliegt, wenn sich das Fahrzeug und die Alii-Fahrzeuge gemäß ihrer Ideal- Trajektorien bewegen und ausgebildet ist, bei Feststellung einer Konfliktsituation zur Bestimmung eines konfliktfreien Vorgabe-Trajektorien-Satzes für alle Fahrzeuge, die auf der Grundlage eines für alle Fahrzeuge identischen Regelsatzes für jedes Fahrzeug ausgewählt wird aus der Ideal-Trajektorie oder der Zöger-Trajektorie,
- eine Signalausgabeeinrichtung, welche an eine anschließbare Fahrzeugkontrolleinrichtung die für das Fahrzeug ermittelte Vorgabe-Trajektorie zu deren Abfahren ausgibt beziehungsweise dem Fahrzeugführer direkte Fahranweisungen ausgibt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnungen - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Figur V. ein Blockdiagramm der logischen Module der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Figur 2: ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figur 3. ein Ablaufdiagramm eines Teils des Verfahrens von Figur 2;
Figur 4: eine schematische Darstellung eines Trajektorienpaares;
Figur 5: ein Anwendungsbeispiel einer Verkehrssituation an einer Kreuzung. In Figur 1 sind die logischen Module der erfindungsgemäßen Abstimmungsvorrichtung 10 dargestellt. Diese umfasst eine Umfeldeinheit 12, die mit einer elektronischen Straßenkarte 14, einer Kommunikationseinheit 16 zur Kommunikation mit anderen Fahrzeugen (V2V) oder stationären Stellen (V2X), sowie einem Satz an fahrzeugseitigen Umgebungssensoren 18 kommuniziert. Zu den Umgebungssensoren 18 können Laserscanner, Radargeräte, Kameras und Ultraschallmessgeräte gehören.
Ferner umfasst die Abstimmungsvorrichtung 10 eine Fahrsituationsanalyseeinheit 20, deren Funktion in Figur 2 näher erläutert wird. Die Fahrsituationsanalyseeinheit 20 steuert eine Trajektoriengenerierungseinheit 22, welche eine Ideal-Trajektorie und eine Zöger- Trajektorie für das Fahrzeug bestimmt. Die erzeugten Trajektorien werden einer Trajekto- rienbewertungseinheit 24 zusammen mit den mittels der Kommunikationseinheit 16 über die Umfeldeinheit 12 gelieferten Trajektorienpaaren von Alii-Fahrzeugen über- mittelt. Das von der Trajektoriengenerierungseinheit 22 erzeugte Trajektorienpaar wird darüber hinaus auch der Umfeldeinheit 12 zugeführt, welche dieses über die Kommunikationseinheit 16 an Alii-Fahrzeuge übermittelt.
Die Trajektorienbewertungseinheit 24 bewertet die Trajektorienpaare des Ego-Fahrzeugs sowie der Alii-Fahrzeuge und erzeugt einen kollisionsfreien Vorgabe-Trajektoriensatz für jedes Fahrzeug und gibt an eine Fahrzeugsteuereinheit 30 die Vorgabe-Trajektorie des eigenen Fahrzeugs aus, die vom Fahrzeug dann autonom abgefahren wird.
Alternativ kann bei Fahrzeugen mit niedrigeren Automatisierungsgraden auch eine Fahreranweisung über eine geeignete Mensch-Maschine-Schnittsteile, zum Beispiel eine akustische oder visuelle Ausgabeeinrichtung oder auch ein haptisches Gaspedal gegeben werden.
Eine Überwachungseinheit 26 erkennt Bewegungen von Alii-Fahrzeugen aufgrund empfangener Fahrzeugbewegungsinformationen und eigener Beobachtungen mittels der Umgebungssensoren 18 und wertet diese aus.
Gemäß Figur 2 wird in der Fahrsituationsanalyseeinheit 20 zunächst in einem Schritt 50 ein Fahrpfad des eigenen Fahrzeugs (Ego-Fahrzeugs) ermittelt. Je nach HAF-Ausstat- tungsgrad (HAF = Hochhautomatisches Fahren; Level 2 bis 5) wird hier ein strategischer (Navigations-) Pfad oder ein wahrscheinlicher Pfad auf der Grundlage der Umfeldbeobachtung und Bewegungshistorie bestimmt.
Im Schritt 52 wird das Fahrzeugumfeld überprüft anhand der fahrzeugeigenen Sensoren 18 sowie der über die Kommunikationseinheit 16 empfangenen Informationen über Alii- Fahrzeuge aus der Umgebung.
Im Schritt 54 wird bestimmt, ob Abstimmungsbedarf zwischen dem Egofahrzeug und den Alii-Fahrzeugen besteht, und zwar anhand der Daten der Alii-Fahrzeuge, Daten über Hindernisse, Straßenknoten sowie empfangene Manövernachrichten.
Wenn bestimmt wird, dass kein Abstimmungsbedarf besteht, wird zum Schritt 52 zurückgegangen, um unter Berücksichtigung aktualisierter Umgebungsdaten erneut zu prüfen, ob Abstimmungsbedarf besteht.
Wird hingegen im Schritt 54 seitens des Ego-Fahrzeugs ein Abstimmungsbedarf bestimmt, so erfolgt in der Manöverentscheidungseinheit 28 die Bestimmung einer Manöverentscheidung und Bestätigung durch Senden gemäß Figur 3.
Gemäß Figur 3 werden in einem Schritt 60 eine Ideal-Trajektorie 40 sowie eine Zöger- Trajektorie 42 unter Beachtung der aktuellen Geschwindigkeit bestimmt, die in Figur 4 abgebildet sind. Es wird ferner eine Ego-Priorität daraus ermittelt, die beispielsweise bei einem vorstehenden abknickenden Fahrpfad die Priorität auf die Zöger-Trajektorie 42 legen kann.
Im Schritt 62 wird das Trajektorienpaar 40, 42 des Ego-Fahrzeugs mittels der Kommunikationseinheit 16 an Alii-Fahrzeuge in der Umgebung versandt und damit die Beteiligung des Ego-Fahrzeugs an der Abstimmung bestätigt. Dabei ist an der räumlichen Lage der Trajektorie zu erkennen, ob bzw. an welchem Abstimmungsszenario (welcher Gruppe) sich das Ego-Fahrzeug beteiligen wird. Dabei ist an der räumlichen Lage der Trajektorie zu erkennen, ob bzw. an welchem Abstimmungsszenario (welcher Gruppe) sich das Ego- Fahrzeug beteiligen wird.
Im Schritt 64 werden die jeweiligen Trajektorienpaare von Alii-Fahrzeugen mittels der Kommunikationseinheit 16 empfangen. Im Schritt 66 werden die Trajektorienpaare 40, 42 des Ego-Fahrzeugs und der Alii-Fahr- zeuge zu einer Trajektorienschar zusammengeführt. Die Trajektorienpaare werden gemäß der anonymisierten Fahrzeug-IDs den einzelnen Alii-Fahrzeugen zugeordnet. Die Trajektorienschar definiert alle Beteiligten an diesem Abstimmungsszenario durch räumlichen Zusammenhang, mit anderen Worten gehörten nur die Trajektorien, die sich tangieren oder räumlich sehr nah sind, dazu. Es findet also eine geografische Zuordnung der Beteiligten am Szenario statt.
Im Schritt 68 wird versucht, einen konfliktfreien Vorgabe-Trajektoriensatz für alle Fahrzeuge zu bestimmen, wobei für jedes Fahrzeug entweder die Ideal-Trajektorie oder die Zöger-Trajektorie ausgewählt wird. Die Ermittlung eines konfliktfreien Vorgabe-Trajek- toriensatzes erfolgt durch numerische Analyse der Trajektorienschar unter Priorität der Ideal-Trajektorien 40. Dabei gelten die gleichen Regeln für alle Fahrzeuge und daher ist der Trajektoriensatz bei allen beteiligten Fahrzeugen identisch.
Wenn ein konfliktfreier Vorgabe-Trajektoriensatz bestimmt werden kann, so wird das Fahrzeug im Schritt 70 gemäß der für das Ego-Fahrzeug ermittelten Vorgabe-Trajektorie autonom oder mittels Fahranweisungen bewegt. Da die Alii-Fahrzeuge mittels des gleichen Regelsatzes den gleichen Trajektorien-Satz bestimmen, kann jedes Alii-Fahrzeug danach die für das jeweilige Fahrzeug bestimmte Vorgabe-Trajektorie abfahren.
Wenn jedoch kein konfliktfreier Vorgabe-Trajektoriensatz bestimmt werden kann, so wird im Schritt 72 das Ego-Fahrzeug mit niedriger Priorität und/oder geringster Ist-Geschwindigkeit aller Fahrzeuge der Abstimmungssituation verzögert und es wird zum Schritt 60 ein neuer Trajektoriensatz 40, 42 für das Ego-Fahrzeug bestimmt.
Zurückkommend auf Figur 2 werden in der Überwachungseinheit 26 im Schritt 80 die Fahrzeugbewegungen der Alii-Fahrzeuge durch empfangene V2X Fahrzeugbewegungsinformationen (Cooperative Awareness Message) und gegebenenfalls durch die Umgebungssensoren 18 erfasst.
Im Schritt 82 werden die tatsächlichen Trajektorien der Alii-Fahrzeuge zugeordnet und beobachtet. Dabei werden die empfangenen Fahrzeugbewegungsdaten über die Fahr- zeug-ID der jeweiligen konfliktfreien Vorgabe-Trajektorie zugeordnet. Im Schritt 84 erfolgt ein Vergleich mit dem konfliktfreien Vorgabe-Trajektoriensatz. Wenn eine Einhaltung der bestimmten Vorgabe-Trajektorien festgestellt wird (J), wird das eigene Manöver (Schritt 70) und die Überwachung unverändert fortgesetzt und damit zum Schritt 80 zurückgekehrt. Wenn hingegen eine Abweichung festgestellt wird (N), so wird die Manöverentscheidungseinheit 28 veranlasst, eine neue Manöverentscheidung durchzuführen, wie in Figur 3 erläutert wurde. Wenn die Vorgabe-T rajektorie abgefahren wurde (E), so ist das Manöver beendet (Schritt 86).
In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, mit einer Fahrbahnkreuzung 32, auf die vier Fahrzeuge A, B, C, D zufahren. Ein weiteres Fahrzeug E befindet sich in der Fahrbahnkreuzung 32. Da Abstimmungsbedarf besteht, sendet ein Egofahrzeug A und Alii- Fahrzeuge B, C, D, E je eine Ideal-T rajektorie 40A, 40B, 40C, 40D und eine Zöger- T rajektorie 42A, 42B, 42C, 42D an die anderen Fahrzeuge. Es liegt dadurch in jedem Fahrzeug A, B, C, D, E die dargestellte Trajektorienschar vor, bei der die Ideal-T rajek- torien 40A, 40B, 40C, 40D kollidieren. Eine Kollision liegt vor, wenn sich die in einer vollständigen Trajektoriendarstellung hinzugefügten Fahrzeugumrisse inklusive Sicherheitsmarge berühren. Aus Übersichtsgründen ist hier nur die Linie des Trajektorien-Referenz- punktes dargestellt. Da die Trajektorien 40E,42E des Fahrzeugs E mit keiner der anderen Trajektorien 40A, 40B, 40C, 40D, 42A, 42B, 42C, 42D kollidiert, nimmt das Fahrzeug E nicht an dem nachfolgenden Prozess teil.
Durch die im Schritt 68 (Figur 3) erfolgte numerische Analyse unter Berücksichtigung eines Regelsatzes ergibt sich ein kollisionsfreier Vorgabe-Trajektoriensatz, bestehend aus 40A (Ideal-T rajektorie für das Ego-Fahrzeug A), 40B (Ideal-T rajektorie für das Alius- Fahrzeug B), 42C (Zöger-T rajektorie für das Alius-Fahrzeug C) und 42D (Zöger-Trajek- torie für das Alius-Fahrzeug D). Es sei angemerkt, dass auch eine Kombination 42A, 40B, 42C, 42D, also mit einer Ideal- und drei Zöger-Trajektorien, kollisionsfrei wäre aber nur eine Ideal-T rajektorie enthalten würde.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausfüh- rungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
Bezugszeichenliste
10 Abstimmungsvorrichtung
12 Umfeldeinheit
14 elektronische Straßenkarte
16 Kommunikationseinheit
18 Umgebungssensoren
20 Fahrsituationsanalyseeinheit
22 T rajektoriengenerierungseinheit
24 T rajektorienbewertungseinheit
26 Überwachungseinheit
28 Manöverentscheidungseinheit
30 Fahrzeugsteuereinheit
32 Fahrbahnkreuzung
40 Ideal-T rajektorie
42 Zöger-T rajektorie
50, 52, 54, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 80, 82, 84, 86Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Abstimmung von Fahrmanövern zwischen einem Fahrzeug (A) und mindestens einem Alius-Fahrzeug (B, C, D), mit folgenden Schritten
Ermitteln (50) eines geplanten Fahrpfades des Fahrzeugs (A),
Ermitteln von Umgebungsinformationen des Fahrzeugs (A) auf der Grundlage von Umgebungssensoren des Fahrzeugs (52),
Bestimmen einer Ideal-Trajektorie (40A) für einen vorgegebenen Zeit- oder Wegbereich (60) entlang des Fahrpfades auf der Grundlage des Fahrpfades und der Umgebungsinformationen,
Bestimmen einer Zöger-Trajektorie (42A) entlang des gleichen Fahrpfades (60), wobei die Zöger-Trajektorie (42A) gegenüber der Ideal-Trajektorie (40A) den gleichen Fahrpfad und eine geringere Länge aufgrund einer zeitlichen Verzögerung durch verminderte Fahrgeschwindigkeit aufweist,
Übermitteln der Ideal-Trajektorie (40A) und der Zöger-Trajektorie (42A) an die Alii-Fahrzeuge (62),
Empfangen (64) der Ideal-Trajektorie (40B, 40C, 40D) und der Zöger- Trajektorie (42B, 42C, 42D) der Alii-Fahrzeuge (B, C, D),
Ermitteln, ob eine Konfliktsituation vorliegt, wenn sich das Fahrzeug (A) und die Alii-Fahrzeuge (B, C, D) gemäß ihrer Ideal-Trajektorien (40A, 40B, 40C, 40D) bewegen (68),
bei Feststellung (68) einer Konfliktsituation Bestimmen eines konfliktfreien Vorgabe-Trajektorien-Satzes für alle Fahrzeuge (A, B, C, D), die auf der Grundlage eines für alle Fahrzeuge (A, B, C, D) identischen Regelsatzes für jedes Fahrzeug (A, B, C, D) ausgewählt wird aus der Ideal-Trajektorie oder der Zöger-Trajektorie (40, 42),
Bewegen des Fahrzeugs (A) entlang der dafür bestimmten Vorgabe- Trajektorie (70).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Regelsatz eine Regel umfasst, wonach ein Vorgabe-Trajektoriensatz bestimmt wird, der die größte Anzahl an Ideal-Trajektorien umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Regelsatz eine Regel umfasst, wonach ein Fahrzeug mit einer abknickenden Ideal-Trajektorie o- der einem innerhalb eines vorgegebenen Zeitbereiches abknickenden Fahrpfad eine Priorität auf der Zöger-Trajektorie besitzt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Regelsatz eine Regel umfasst wonach, wenn kein konfliktfreier Vorgabe-Trajektoriensatz bestimmbar ist, ein Fahrzeug bestimmt wird, das für einen vorgegebenen kurzen Zeitraum abbremst und anschließend das Verfahren erneut durchlaufen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als abzubremsendes
Fahrzeug dasjenige bestimmt wird, welches die geringste Fahrtgeschwindigkeit aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als abzubremsendes Fahrzeug eines bestimmt wird, welches eine abknickende Ideal-Trajektorie aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Bestimmen der Ideal-Trajektorie des Fahrzeugs Informationen fahrzeugsensorischer Umfeld-Wahrnehmung berücksichtigt werden.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für das Bestimmen der Ideal-Trajektorie des Fahrzeugs Informationen aus einer gespeicherten Straßenkarte und/oder über Kommunikationsmittel empfangene Informationen berücksichtigt werden.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für Alii-Fahrzeuge, die störungsbedingt nur eine Trajektorie aussenden, diese als Ideal-Trajektorie des Alius-Fahrzeugs berücksichtigt werden.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug überprüft, ob eine Abstimmungssituation mit mindestens einem Ali- us-Fahrzeug vorliegt und sich an einem Abstimmungsprozess nicht beteiligt, falls seine Trajektorien konfliktfrei sind.
1 1. Vorrichtung für ein Kraftfahrzeug (A) zur Abstimmung von Fahrmanövern zwischen dem Fahrzeug (A) und mindestens einem Alius-Fahrzeug (B, C, D), umfassend:
- eine Fahrsituationsanalyseeinrichtung (20) zum Ermitteln eines geplanten Fahrpfades des Fahrzeugs (A) sowie zum Ermitteln von Umgebungsinformationen des Fahrzeugs (A) auf der Grundlage von Umgebungssensoren des Kraftfahrzeugs (A),
- eine Trajektorienbestimmungseinrichtung (22) zum Bestimmen einer Ideal- Trajektorie (40A) für einen vorgegebenen Zeit- oder Wegbereich entlang des Fahrpfades (A) auf der Grundlage des Fahrpfades und der Umgebungsinformationen, ferner zum Bestimmen einer Zöger-Trajektorie (42A) entlang des gleichen Fahrpfades, wobei die Zöger-Trajektorie (42A) gegenüber der Ideal-Trajektorie (40A) den gleichen Fahrpfad und eine geringere Länge aufgrund einer zeitlichen Verzögerung durch verminderte Fahrgeschwindigkeit aufweist,
- eine Kommunikationseinrichtung (16) zur Kommunikation mit anderen Fahrzeugen (B, C, D) in der Umgebung (Alii-Fahrzeuge), die ausgebildet ist zum Übermitteln der Ideal-Trajektorie (40A) und der Zöger-Trajektorie (42A) an die Alii-Fahr- zeuge (B, C, D) sowie zum Empfangen der Ideal-Trajektorie (40B, 40C, 40D) und der Zöger-Trajektorie (42B, 40C, 40D) der Alii-Fahrzeuge (B, C, D),
- eine Trajektorienbewertungseinrichtung (24), die ausgebildet ist zu ermitteln, ob eine Konfliktsituation vorliegt, wenn sich das Fahrzeug (A) und die Alii-Fahrzeuge (B, C, D) gemäß ihrer Ideal-Trajektorien (40A, 40B, 40C, 40D) bewegen und ausgebildet ist, bei Feststellung einer Konfliktsituation zur Bestimmung eines konflikt- freien Vorgabe-Trajektorien-Satzes für alle Fahrzeuge (A, B, C, D), die auf der Grundlage eines für alle Fahrzeuge (A, B, C, D) identischen Regelsatzes für jedes Fahrzeug (A, B, C, D) ausgewählt wird aus der Ideal-Trajektorie (40) oder der Zöger-Trajektorie (42),
- eine Signalausgabeeinrichtung (30), welche an eine anschließbare Fahrzeugkontrolleinrichtung die für das Fahrzeug (A) ermittelte Vorgabe-Trajektorie zu deren Abfahren ausgibt beziehungsweise dem Fahrzeugführer direkte Fahranweisungen ausgibt.
12. Kraftfahrzeug, umfassend eine Anzahl Umgebungssensoren (18), eine Vorrichtung (10) gemäß dem vorherigen Anspruch sowie einer Fahrzeugkontrolleinrichtung (30) zur autonomen Bewegung des Kraftfahrzeugs.
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