EP4149813A1 - Verfahren und system zur vollständig automatischen führung eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren und system zur vollständig automatischen führung eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug

Info

Publication number
EP4149813A1
EP4149813A1 EP21707184.4A EP21707184A EP4149813A1 EP 4149813 A1 EP4149813 A1 EP 4149813A1 EP 21707184 A EP21707184 A EP 21707184A EP 4149813 A1 EP4149813 A1 EP 4149813A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
traffic
trajectory
traffic rule
currently
traveled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21707184.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
David Alexander Badouin
Mohamed Essayed Bouzouraa
Oliver Hoffmann
Aykut Baykara
Denny Marx
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of EP4149813A1 publication Critical patent/EP4149813A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
    • B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
    • 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
    • G08G1/0967—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits
    • G08G1/096708—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the received information might be used to generate an automatic action on the vehicle control
    • G08G1/096725—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the received information might be used to generate an automatic action on the vehicle control where the received information generates an automatic action on the vehicle control
    • 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
    • G08G1/0967—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits
    • G08G1/096733—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where a selection of the information might take place
    • G08G1/09675—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where a selection of the information might take place where a selection from the received information takes place in the vehicle
    • 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
    • G08G1/0967—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits
    • G08G1/096766—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the system is characterised by the origin of the information transmission
    • G08G1/096775—Systems involving transmission of highway information, e.g. weather, speed limits where the system is characterised by the origin of the information transmission where the origin of the information is a central station
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2552/00—Input parameters relating to infrastructure
    • B60W2552/05—Type of road, e.g. motorways, local streets, paved or unpaved roads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2555/00—Input parameters relating to exterior conditions, not covered by groups B60W2552/00, B60W2554/00
    • B60W2555/60—Traffic rules, e.g. speed limits or right of way
    • B60W2555/80—Country specific, e.g. driver age limits or right hand drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2556/00—Input parameters relating to data
    • B60W2556/45—External transmission of data to or from the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2556/00—Input parameters relating to data
    • B60W2556/45—External transmission of data to or from the vehicle
    • B60W2556/50—External transmission of data to or from the vehicle of positioning data, e.g. GPS [Global Positioning System] data

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for fully automatic control of a motor vehicle by means of a vehicle system in a driving situation of at least one driving situation class, the vehicle system having a control device and accessing position data from a position sensor of the motor vehicle.
  • the invention also relates to a motor vehicle.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a way of implementing traffic rules when driving a motor vehicle completely automatically, which is improved in comparison.
  • traffic rules can be broken down into a certain scheme, which is based on an "if-then-else structure".
  • Structure can be brought into a machine-readable form by a description in a formal language, for example and preferably a Unified Modeling Language and / or a Systems Modeling Language (UML and / or SysML), so that a control device of a vehicle system for the automatic guidance of a motor vehicle understand this description directly and can use it to check a determined trajectory that is currently to be traveled.
  • UML and / or SysML Systems Modeling Language
  • a machine-readable formal language is used which is based in particular on an if-then-else structure in order to provide a traffic rule database which, with particular advantage and preferably centrally for many motor vehicles, is completely automatic for one Regions used by motor vehicles to become leading regions each provide the appropriate traffic rule sets in machine-readable form.
  • a position sensor of the motor vehicle for example a sensor of a global navigation satellite system such as a GPS sensor
  • the geographical region in which the motor vehicle is currently operated can be determined within the motor vehicle, for example by comparison with a digital map ("Map matching").
  • the traffic rule set required for the corresponding geographic region can then be called up from the traffic rule database and preferably stored locally within the motor vehicle if a central server device is used to provide the traffic rule database. If a future trajectory for the motor vehicle is determined, for example by means of a trajectory determination algorithm, it can be checked for conformity with these traffic rules using the traffic rules already in a suitable machine-readable format, so that if the traffic rules are not complied with at least part of the trajectory to be traveled can be adapted.
  • the traffic rule database can be specific to a driving situation class to which the vehicle system can be applied. In this way, the number of traffic rules to be formally described in the traffic rules database can be reduced if necessary.
  • the vehicle system can be a motorway pilot system, a parking system, a traffic jam pilot, an overtaking assistance system, and the like, in addition to a configuration for fundamental vehicle guidance.
  • a motorway class and / or a country road class and / or an urban class and / or a parking class and / or an overtaking maneuver class and / or a traffic jam class can be used as driving situation classes.
  • driving situation classes a large number of other driving situation classes are also conceivable.
  • the vehicle system is limited to certain driving situation classes, not all of the traffic rules valid in a geographic region have to be implemented; If, for example, a scenario addressed by a traffic rule does not occur in driving situations of the driving situation class, the corresponding traffic rule is not to be included in the traffic rule database specific for this at least one driving situation class. For example, there is no case on a freeway (freeway class) in which a “right-before-left” rule becomes relevant. This is due to the fact, and can also be documented, that normally no right-before-left intersections can occur on motorways. In the example of the motorway class, this also applies to the handling of stop signs and the like. In another example, a parking assistant does not need any traffic rules that relate to high-speed operation on motorways.
  • a particularly advantageous embodiment of the present invention provides that the database is stored on a vehicle-external, central server device connected to the control device via a communication link and is used in the management of a plurality of motor vehicles. Since many motor vehicles usually have communication devices that enable communication in a cellular network and thus in particular also within the Internet enable, such access to a central server device is possible by the control device, which then uses the communication device.
  • the traffic rule database can be used by a large number of motor vehicles, all of which can call up the traffic rules expressed in physical restrictions for the trajectory and take them into account accordingly in the fully automatic guidance of the motor vehicle.
  • only a single traffic control database needs to be maintained for all motor vehicles, which can take into account the problem of frequently occurring legal changes. This means that without constant, in particular manual, revision of the vehicle guidance algorithms in the control device of the vehicle system, specifically the software, the latest traffic rules can be made accessible to each motor vehicle and used directly in the motor vehicle.
  • General advantages of using a machine-readable formal language also include the use of a large number of tools developed for the corresponding formal language that can be used for the documentation, testing and monitoring of the traffic rule database. For example, a connection to requirement specification systems is possible using suitable tools, especially in accordance with Automotive SPICE.
  • the formal language also allows updates due to changes in legislation / case law. Furthermore, it is also possible, as will be discussed in more detail below, to map a hierarchy of the various legal norms with one another.
  • an advantageous development of the present invention provides that in the traffic rule database for each geographical region several traffic rule sets assigned to a driving situation class are stored, the control device determining a current driving situation class for a current driving situation on which the current trajectory is based and retrieving the traffic rule set assigned to the currently driven region and the current driving situation class. In this way, only the traffic rules relevant to the driving situation are checked in a certain driving situation, which reduces computational effort and avoids erroneous physical restrictions on the trajectory.
  • Driving situations can also describe certain use cases that are not necessarily brought about by one's own vehicle.
  • One example is an overtaking maneuver class, since specific traffic rules apply to overtaking maneuvers and other traffic rules that apply, for example, to the application of being overtaken are not relevant. It should already be pointed out at this point that specific application cases can additionally or alternatively also be formally coded in the traffic rules themselves, as will be explained in more detail below.
  • At least one traffic rule set contains a rule component for changing a driving situation class, which is not derived from statutory requirements.
  • a change in the driving situation that is forced by the circumstances and its implementation can also be described by traffic rules, even if there are no special legal requirements for this, at least in part.
  • Various configurations are conceivable at the point in time at which a traffic rule set is called up by the control device from the traffic rule database.
  • a traffic rule set is called up when the region currently being traveled on and / or the current driving situation class changes. The latter is particularly useful when there is also a breakdown of the traffic rule sets according to driving situation classes.
  • Both a change in the driving situation class and a change in the region currently being traveled result in a change in the applicable traffic rules, so that a current, applicable traffic rule set is retrieved by the control device from the traffic rule database.
  • a traffic rule set can be called up after a predetermined update time, in particular one day, and / or when update information indicating an update of the traffic rule database is available.
  • traffic rules can change over time, for example due to changed legislation and / or case law, so that the traffic rules database is expediently updated regularly and should also be mapped within the motor vehicle.
  • a request can be made regularly, for example daily or weekly, at least once, with update information from the traffic rule database, for example as an update signal, also being transmitted via the communication link between the traffic rule database and the control device, whereupon the traffic rule sets are also updated in the motor vehicle can be.
  • At least one traffic rule of the traffic rule sets can describe a legal application and obligations that define the applicability, in particular also permits, in the application, in particular also the requirements of the application.
  • the duties When carrying out the use case, for example, they can be understood as describing conditions for remaining in this use case, a staggering over time being conceivable.
  • Requirements / permits for an application can, for example, relate to the basic admissibility of the application. For example, if the application is an overtaking maneuver, it assumes that overtaking is permitted; Similarly, in the case of “turning”, it is necessary to check whether the corresponding turning is permissible.
  • At least one permanently applicable use case in particular with regard to a speed limit, and / or one use case brought about by other road users, in particular being overtaken, is used.
  • a speed limit a permanently applicable application is given, since the current maximum speed, which can result from the minimum of various speed limits (described by traffic rules), has to be implemented in principle.
  • traffic rules leading to certain speed limits can check whether constant control of the vehicle is not guaranteed, visibility is poor due to the weather, the stopping distance is longer than the distance that can be overlooked, the low beam is activated, the traffic situation is unclear, and / or that Motor vehicle wearing snow chains.
  • a kind of “tachograph” which automatically logs every application of the traffic rules, including the version of the traffic rule database from which the traffic rules used originate.
  • compliance with the traffic rules by the vehicle system, specifically the vehicle guidance function can be demonstrated excellently, for example in the event of an accident. Since such information is required, especially in special cases, it can be useful to use a ring memory or ring buffer as the storage means, which means to store a certain number of logging data records according to the FIFO principle.
  • a certain number n of the last applications of traffic rules are generally available in the storage means, so that in the case of special incidents, in particular accidents, the motor vehicle's consideration of the traffic rules can be demonstrated. This means that the influence of the traffic rules on the trajectory to be physically implemented by the motor vehicle can be tracked.
  • a change in the traffic rules database can also include a structural change, for example in order to store the same proportions of local traffic rules in a generalized and summarized manner, if necessary, with local peculiarities using additional specific rules, in particular, traffic rules and / or a parameterization can also be mapped.
  • different geographic regions can also differ only through parameterizations, for example different maximum speeds, different distance rules and the like. It is therefore conceivable to save at least parts of the traffic rules as a common data object and, in order to generate the traffic rule set for a geographic region, subject this data object to a suitable parameterization, which is also done in the traffic rule database or in the frame of access can be mapped.
  • the traffic rules database is automatically checked for freedom from conflict before it is made available.
  • machine-readable formal languages for example SysML and / or UML
  • tools and software in general are already available to check freedom from conflict, which is particularly important with regard to traffic rules.
  • the use of the machine-readable formal language and the resulting formal representation make it possible to demonstrate that there is no conflict by machine. In this way, contradicting requirements can be found and prevented.
  • the traffic rule sets include at least one hierarchy such that at least one traffic rule is assigned at least one condition that overrides it and / or traffic rules are assigned priorities, and / or at least one critical driving situation,
  • collision situations, containing driving situation class is defined to which a restricted traffic rule set is assigned in the traffic rule database, and / or the control device at least partially suspends the check against the retrieved traffic control data set of the currently traveled region when a critical driving situation is detected.
  • Many legal works have a kind of hierarchy in the sense that certain traffic rules can be disregarded and / or changed in special cases. In one example, if a threat to human life is avoided, a solid line can be crossed.
  • a formal description of such a hierarchy is conceivable for such cases.
  • at least one condition that overrides this condition can be assigned to at least some of the traffic rules or a prioritization can be created, whereby ultimately legally sound traffic rules are not necessarily implemented that have a higher priority, for example that a pedestrian must be avoided, in order to map the hierarchy provided by the legislation in this way.
  • This traffic rule set does not have a complete implementation of the legal basis, so that, for example, a solid line can definitely be crossed, taking safety aspects into account.
  • an advantageous embodiment of the present invention is also conceivable in which the implementation of such a loss of validity of traffic rules in special driving situations is implemented by the control device itself, for example in a verification algorithm that implements the verification.
  • the control device can at least partially suspend the test at least temporarily, for example for the duration of the critical driving situation.
  • This variant would have the advantage that the design and management of the traffic rule database is simplified, but at least in the case of more complex hierarchies, for example when it is necessary to differentiate between different critical driving situations, in particular different such driving situation classes, a greater effort on the part of the motor vehicle is necessary.
  • the control device has a trajectory determination unit that implements a trajectory determination algorithm for determining the trajectory to be checked, currently to be traveled on, and a checking unit that implements a checking algorithm for checking the determined trajectory that is currently to be traveled on.
  • the trajectory can first be determined and then checked, since it can be assumed that traffic rule violations tend to be rare in normal trajectory planning. This is particularly the case when at least some of the traffic rules, in particular those for permanently present applications, are already included in the determination as boundary conditions to be taken into account and therefore to be checked.
  • trajectory planning which delivers additional information as input, in particular including the violated traffic rule and / or requirements for compliance with the traffic rule.
  • an existing trajectory determination algorithm used for trajectory planning is further used so that no additional complex program code is required, although iterative improvements may be necessary.
  • An alternative, different design of the architecture provides, again with the presence of the trajectory determination unit and the checking unit, that an adaptation algorithm of the checking unit is used to adapt the trajectory when a nonconformity is ascertained. That means, in this case, the checking unit, which can also be referred to as a traffic rule monitor, has its own type of trajectory planning, which was developed accordingly in order to produce traffic rule conformity in a targeted manner and in a less complex manner.
  • an adaptation unit for adapting the trajectory currently to be traveled can be designed at least partially integrated with other functional units. It is also conceivable, as already indicated, to apply at least some of the traffic rules of the current traffic rule set already during the determination of the trajectory currently to be traveled, in particular as boundary conditions.
  • the checking unit is then at least partially integrated into the trajectory determination unit. This can also be completely the case if all traffic rules, in particular as boundary conditions, are already included in the trajectory planning.
  • the trajectory currently to be traveled is then adjusted accordingly during its determination in the event of a boundary condition being violated. Even in such a case, however, a check can still be carried out after the determination to be on the safe side.
  • the checking unit can therefore also be at least partially integrated with a further functional unit, in particular the trajectory determination unit.
  • the checking algorithm of the checking unit is particularly advantageously designed so that it can itself process the machine-readable formal language, i.e. can use a retrieved traffic rule set immediately, be it for example as a boundary condition during the determination and / or as a conformity condition after the determination lung.
  • the control device generates a program code by compilation from the current traffic rule set for the region currently being traveled through.
  • Such interpreters the machine-readable formal languages completely automatically interpret and can correctly embed in a program code to be compiled, so that a compiled software means is created, which the Traffic rule set uses have already been proposed in the prior art for other purposes and can also be used within the scope of the present inven tion.
  • the special advantage of integrating it into a complex software tool, which then implements the checking algorithm, for example, is that when checking trajectories that are currently to be traveled, which takes place quite frequently, there is no increase in computing time due to an interpretation of the during runtime Traffic rule set must be made in the machine-readable formal language.
  • the interpretation of the expressions of the machine-readable formal language is then only necessary at a point in time, since it has been shown that the motor vehicle usually remains within the validity range of a traffic rule set for a certain period of time, both for the current geographical region and the the driving situation, possibly shorter there, also starts, so that a large number of checks of current trajectories to be traveled are necessary during this period and a corresponding precompilation can be extremely useful.
  • input data are usually used that include the current environment of the motor vehicle and / or information about the motor vehicle itself, which can be referred to as ego data and, for example, its operating status.
  • Environment data can include sensor data from environment sensors of the motor vehicle, but also further environment information, for example that which can be determined from a digital map present in the motor vehicle, for example in a navigation system.
  • a situation interpretation to be carried out before the trajectory planning, which can also be done within the scope of the present invention.
  • raw sensor data are processed in order to obtain a To generate a data object, for example as or comprising a map of the surroundings, that describes the current driving situation and that the trajectory planning can be used as a basis as situation data.
  • a driving situation class can already be assigned to the driving situation within the framework of the situation interpretation.
  • situation data which describe the current driving situation of the motor vehicle and in particular can also include sensor data, for example also raw sensor data
  • the presence of these aspects usually results from the situation data, in particular sensor data of the situation data, which consequently make it possible to determine the presence of the application for the corresponding traffic rule.
  • trajectory is to be understood broadly in the context of the present invention. It does not necessarily only have to describe the temporal and spatial sequence of a future movement of the motor vehicle, but can also include other measures such as the activation of direction indicators, preconditioning measures for other vehicle systems and the like, assigned to their temporal and spatial sequence.
  • the invention also relates to a motor vehicle, having a vehicle system for fully automatic guidance of the motor vehicle in a driving situation of at least one driving situation class, the vehicle system having a control device that is used to access position data of a position sensor of the motor vehicle and a traffic control database , in which traffic rule sets for several geographic regions are stored in a machine-readable formal language, is formed, the control device having:
  • a retrieval unit for determining a geographic region currently being traveled by the motor vehicle on the basis of the current position data and for retrieving a traffic rule set for the geographic region currently being traveled from the traffic rule database
  • a trajectory determination unit for determining a currently to be traveled trajectory
  • a checking unit for checking the trajectory for traffic rule conformity based on the retrieved traffic rule set for the geographic region currently being driven on after or during the determination, the trajectory currently being driven on being adapted in the event of non-conformity
  • the invention also relates to a system for fully automatic control of a motor vehicle according to the invention in a driving situation of at least one driving situation class, comprising the vehicle system and a central server device that is connected to the control device via a communication link, the server device being designed to provide the traffic rule database .
  • the system according to the invention is therefore designed to carry out the method according to the invention, so that all statements relating to the method according to the invention and the motor vehicle according to the invention naturally continue to apply analogously to this.
  • Fig. 1 is a flow chart of an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 3 shows the functional structure of a control device of a vehicle system.
  • Fig. 1 shows a flow chart of an embodiment of the method according to the invention. This is used to establish conformity with traffic rules for fully automatic operation of a motor vehicle, that is to say a highly and / or fully automated vehicle guidance function.
  • a traffic rule database is first made available in a step S1.
  • the traffic rule database contains traffic rule sets that contain at least the traffic rules relevant to the vehicle guidance function, formulated in a machine-readable formal language, for example SysML or UML. Since the present vehicle control functions are considered that can be used in different driving situations that can be assigned to different driving situation classes, the traffic rule database contains several traffic rule sets for each geographic region, each assigned to a driving situation class.
  • Driving situation classes summarize driving situations for which certain traffic rules of the total set of traffic rules apply, but others do not have to be observed. Also, depending on the area of application of the vehicle guidance functions to which the traffic rule database is directed, driving situation classes can be defined broader or narrower. For example, a division into a motorway class, a country road class and an urban class is conceivable, with other driving situation classes, for example, an overtaking class, a class to be overtaken, an intersection class, a traffic jam class and the like.
  • the database provided in step S1 can in principle be compiled manually, but it is preferred to automatically generate it on the basis of a further database, for example a requirements database, which can be in the form of a tabular document, for example, which can be at least partially generated manually .
  • a requirements database which can be in the form of a tabular document, for example, which can be at least partially generated manually .
  • Various software tools which have already been proposed in the prior art for other purposes, can be applied to the traffic rules database, for example an interface to a specification system can be created in order to create documentation, check for any conflicts that may be present, and the like. If there are conflicts, for example, a manual adjustment of the underlying Lying requirements database or the traffic rules database itself take place in order to exclude the conflict, since traffic rules should not conflict.
  • Software tools can also be used on the traffic rules database with regard to traceability, for example to check whether the components of the database represent a benefit to the overall function or to prove that an overall function is fulfilled by the sum of its derived component requirements.
  • it is useful in the traffic rule database if the formal representation of the traffic rules can be linked to the requirements for the development in order to be able to map a traceability, which is already possible with SysML elements with the help of tools.
  • the traffic rule database can be updated, the most current version always being expediently provided in step S1. This is due to the fact that traffic rules, whether through legislation or case law, can change over time.
  • the status of the traffic rule database is logged, just like the changes made, for example in a change log. This means that old versions of the traffic rules database can be restored.
  • traffic rules database A design of the traffic rules database that is as effective as possible is expedient. For example, it can be assumed that traffic rules are structurally the same in different geographical regions, but are for example parameterized differently, for example at maximum speeds. This means that for at least some of the traffic rules and / or geographical regions, a basic rule set can be used, which is parameterized region-specifically in order to at least partially generate a traffic rule set for the region.
  • a traffic rule can preferably be mapped by at least two elements.
  • One of these elements describes the legal application, i.e. specifies in particular conditions that indicate that the legal application is present, i.e. the traffic rule in general is applicable.
  • Another element can describe obligations resulting from the traffic rule when carrying out the application, for example an overtaking maneuver or a turning maneuver.
  • the requirements of the application or permits can be mapped, for example, in the case of an overtaking maneuver, it can be shown whether overtaking is allowed at all.
  • the traffic rule database can also map flat archives in the sense that certain traffic rules are overridden or replaced by another traffic rule when certain conditions are present.
  • traffic rules it is conceivable to assign traffic rules to at least one condition that overrides them, but it is preferred, since such invalidation conditions usually presuppose the presence of a danger, to define either at least one driving situation class containing critical driving situations, for example collision situations, the one assigned a restricted traffic rule set in the traffic rule database or to implement this hierarchy in the respective control devices of the vehicle systems which, for example, when a critical driving situation is detected, at least partially suspend the check against a retrieved traffic control data record of the geographical region currently being traveled.
  • the traffic rule database is stored on a vehicle-external, central server device that is connected or ver connectable to the control devices of vehicle systems of various motor vehicles via a communication link.
  • the traffic rules database can be used when driving a large number of motor vehicles, for which a central update can then take place with regard to the traffic rules. It is provided that whenever the traffic control database is updated, corresponding update information, specifically for example an update signal, is sent to the control devices of vehicle systems that communicate with the traffic control database and that implement the corresponding vehicle control functions, so that the corresponding control device can retrieve updated traffic rule sets .
  • This retrieval of a traffic rule set currently to be used takes place in step S2.
  • a new, current traffic rule record is always available when the driving situation class and / or the geographic region change, and therefore a different traffic rule record anyway is used. If a motor vehicle passes a national border, for example, this can be determined on the basis of the position data of a position sensor of the motor vehicle, for example a GPS sensor, so that the geographic region that is currently being driven can also be determined, which is done by the control device within the respective motor vehicle happens.
  • the appropriate traffic rule set can thus be called up in a targeted manner from the traffic rule database in step S2, possibly with additional consideration of the driving situation class.
  • step S2 and the steps discussed below can occur in a nested manner during the fully automatic guidance of a motor vehicle by the vehicle system, for example if the geographic region changes, the driving situation class changes during the fully automatic guidance of the motor vehicle. changes and / or an update of the traffic rule database occurs.
  • the retrieved traffic rule set is used in the control device, in particular by compiling, to generate new program code which directly applies the current traffic rules of the traffic rule set that have just been retrieved.
  • an interpreter which integrates the machine-readable formal language into a software medium, only has to be used at the time of compilation and not every time the traffic rules are used. In the following, a case is discussed in which a trajectory to be traveled is first determined, which is then checked for conformity with the traffic rules, i.e. compliance with them, in order to be able to adapt them if necessary.
  • Embodiments of the present invention are also conceivable in which at least some of the traffic rules of the traffic rule set are directly included in the determination of the trajectory, for example a maximum speed as a boundary condition for trajectory planning.
  • a combination of the use of the traffic rules of the traffic rule set is also conceivable, so that some of the traffic rules are directly included in the trajectory planning and are therefore checked as a boundary condition when they are determined, and another part is then checked for checking the (completely determined ) Trajectory is used.
  • Steps S3 to S7 represent measures to implement the fully automatic rule operation of the motor vehicle.
  • the core is the Trajectory planning that determines which control commands are generated by the vehicle system that executes the vehicle guidance function in order to implement the trajectory currently to be traveled, which is ultimately constantly updated based on current information.
  • a situation interpretation takes place in step S3, which uses various input data, including sensor data from environmental sensors and other sensors of the motor vehicle, further environmental information and ego data about the motor vehicle itself, in particular its current operating status.
  • sensor data including sensor data from environmental sensors and other sensors of the motor vehicle, further environmental information and ego data about the motor vehicle itself, in particular its current operating status.
  • a map of the surroundings can be created, in which the situation data describing the current driving situation that are received as a result of step S3, however, usually also include further information, in particular also describing a driving situation class and the geographical region currently being traveled.
  • sensor data themselves can also continue to serve as situation data.
  • the situation data are used in step S4 in order to determine a trajectory to be traveled for the further fully automatic operation of the motor vehicle in a manner known in the prior art. This can be done, for example, by a trajectory determination algorithm.
  • a step S5 the retrieved traffic rule set that is currently to be used is then used to check the determined trajectory currently to be traveled on for conformity with the traffic rules. If it is determined that at least one traffic rule is not complied with, a corresponding adaptation of the currently to be traveled trajectory takes place in a step S6, in particular using adaptation information describing the traffic rule not being complied with and the type of non-compliance, in order to establish traffic rule conformity.
  • trajectory to be adjusted are returned together with the adjustment information as additional information to the trajectory determination algorithm, which carries out an adjustment taking this additional information into account.
  • a dedicated adaptation algorithm in order to establish traffic rule conformity in step S6. In both cases it can be provided that a renewed check takes place in step S5 if a violation of another traffic rule cannot be ruled out due to the adaptation.
  • step S5 The result of each check in step S5 and each use of a traffic rule in order to adapt the trajectory currently to be traveled is stored in a storage device designed as a ring memory in order to document the application of the traffic rule and its influence on the control of the motor vehicle, for example, if an accident or other situation occurs that may require documentation.
  • the version used, ie the status, of the traffic rule database from which the traffic rule set was retrieved in step S2 is also stored.
  • step S7 the possibly adapted, currently to be traveled trajectory is then used to guide the motor vehicle before returning to step S3 in the next time step when the current trajectory to be traveled is updated regularly.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a system 1 according to the invention, with which the method according to the invention can be carried out.
  • the system 1 has, on the one hand, the central server device 2 on which the traffic regulations database 3 is stored and made available. This is also where updating measures and the like take place centrally.
  • the traffic rule database 3 is, as described, used by a plurality of motor vehicles 4 in their fully automatic guidance, each of these vehicles 4 having a vehicle system 5 for fully automatic guidance of the motor vehicle 4, which consequently performs the highly or fully automatic vehicle guidance function and uses a control device 6 for this purpose.
  • the Control device 6 can set up the described communication connection 8 to the central server device 2 via a communication device 7 of the respective motor vehicle 4 and thus retrieve traffic rule sets from the traffic rule database 3.
  • the control device 6 of each of the motor vehicles 4 is designed to carry out steps S2 to S7.
  • the motor vehicles 4 are motor vehicles according to the invention.
  • the motor vehicles 4 naturally also include further components integrated into the fully automatic control of the respective motor vehicle 4, for example environment sensors, further vehicle systems, internal sensors and the like for input data of the situation interpretation in step S3 and a large number of controllable actuators , in particular comprising drive and braking means as well as steering means.
  • the input data for the interpretation of the situation and / or situation data resulting from the interpretation of the situation can of course also at least partially represent input data for checking whether there are applications for traffic rules.
  • the control device 6 therefore initially comprises a situation interpretation unit 16 that generates the situation data according to step S3, with position data from the position sensor 17, here a GPS sensor, and digital map material from a navigation system of the motor vehicle not shown here being used to determine the geographic region currently being traveled. In this case, this is determined by a retrieval unit 9 from the corresponding situation data. Otherwise, the retrieval unit 9 itself can also evaluate Position data and in particular digital map material of the navigation system be designed. The retrieval unit 9 is also designed to retrieve a traffic rule set for the geographic region currently being traveled on from the traffic rule database 3, in particular with additional consideration of a driving situation class resulting, for example, from the situation data of the situation interpretation unit 7.
  • a traffic rule set is retrieved from the traffic rule database 3 when a retrieval condition is present, as described above, for example when changing the geographic region and / or the driving situation class and / or when updating information is present.
  • the retrieval unit is designed to carry out step S2.
  • a trajectory determination unit 10 is designed for trajectory planning, see step S4, while a checking unit 11 is designed to check for conformity with the traffic rules of the traffic rule set, i.e. compliance with them, step S5.
  • the trajectory determination unit 10 realizes a trajectory determination algorithm, the checking unit 11 a checking algorithm which, in exemplary embodiments, can have resulted from the compilation described using the traffic rule set.
  • the checking unit 11 can also implement the corresponding adjustment algorithm.
  • an adaptation unit 12 which can implement an adaptation algorithm, for example, is used in order to establish conformity with the traffic rule set, see step S6.
  • the trajectory determination unit 10 the checking unit 11 and the adaptation unit 12 can also be provided at least partially integrated into one another, for example if checking aspects are implemented by boundary conditions in the trajectory determination and / or the adaptation takes place by the trajectory determination algorithm itself, so that the Adaptation unit 12 ultimately only has to provide the suitable additional information (adaptation information) to trajectory determination unit 10 or it has to switch to a special mode.
  • the Adaptation unit 12 ultimately only has to provide the suitable additional information (adaptation information) to trajectory determination unit 10 or it has to switch to a special mode.
  • a guide unit 13 the possibly adapted currently traveled trajectory according to step S7 is used to guide the motor vehicle 4, as is known in principle.
  • control device 6 also has a logging unit 14 which, as described, logs the use of the traffic rules of the traffic rule set by means of entries in a storage means 15 implemented as a ring memory.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)

Abstract

Verfahren zur vollständig automatischen Führung eines Kraftfahrzeugs (4) mittels eines Fahrzeugsystems (5) in einer Fahrsituation zumindest einer Fahrsituationsklasse, wobei das Fahrzeugsystem (5) eine Steuereinrichtung (6) aufweist und auf Positionsdaten eines Positionssensors (17) des Kraftfahrzeugs (4) zugreift, umfassend folgende Schritte: - Bereitstellen einer Verkehrsregeldatenbank (3), in der in einer maschinenlesbaren Formalsprache Verkehrsregelsätze für mehrere geographische Regionen abgelegt sind und auf die die Steuereinrichtung (6) Zugriff hat, - Ermitteln einer aktuell durch das Kraftfahrzeug (4) befahrenen geographischen Region aufgrund der aktuellen Positionsdaten und Abrufen eines Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region aus der Verkehrsregeldatenbank (3) durch die Steuereinrichtung (6), - nach oder bei Ermittlung einer aktuell zu befahrenden Trajektorie durch die Steuereinrichtung (6), Überprüfung der Trajektorie auf Verkehrsregelkonformität anhand des abgerufenen Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region durch die Steuereinrichtung (6), wobei die aktuell zu befahrende Trajektorie bei Nichtkonformität angepasst wird, und - Führung des Kraftfahrzeugs (4) aufgrund der aktuell zu befahrenden Trajektorie.

Description

Verfahren und System zur vollständig automatischen Führung eines Kraft fahrzeugs und Kraftfahrzeug
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur vollständig automati schen Führung eines Kraftfahrzeugs mittels eines Fahrzeugsystems in einer Fahrsituation zumindest einer Fahrsituationsklasse, wobei das Fahrzeugsys tem eine Steuereinrichtung aufweist und auf Positionsdaten eines Positions- sensors des Kraftfahrzeugs zugreift. Daneben betrifft die Erfindung ein Kraft fahrzeug.
Die Erweiterung von Fähigkeiten von Kraftfahrzeugen, selbsttätig zu fahren, ist auch weiterhin ein wichtiger Forschungsgegenstand. Für eine Vielzahl von Fahrsituationsklassen wurden im Stand der Technik bereits Fahrzeugsysteme vorgeschlagen, die eine insbesondere vollständig automatische Führung des Kraftfahrzeugs erlauben. Beispiele für solche Fahrsituationsklassen umfassen eine Einparksituationsklasse, insbesondere für automatische Einparksysteme, eine Stauklasse auf einer Autobahn (z.B. sogenannter Staupilot) und/oder eine Klasse für Autobahnfahrten allgemein (z.B. sogenannter Autobahnpilot). Bislang setzen derartige Fahrzeugsysteme noch die ständige Überwachung des Fahrers voraus, das bedeutet, der Fahrer muss sich sozusagen „im Loop“ befinden und im Zweifel eingreifen können, falls ein Problem auftritt. Die aktu elle Forschung richtet sich dabei weitgehend auch auf Fahrzeugsysteme hö- herer Autonomie, beispielsweise SAE-Stufe 3 und aufwärts (vgl. Norm SAE J 3016).
Von hoch- und vollautomatisierten Fahrzeugführungsfunktionen wird im Allge meinen auch eine Kompetenz zum Einhalten von Verkehrsregeln gefordert, was teilweise auch durch die entsprechende Gesetzgebung gefordert wird. Daraus resultiert jedoch ein äußerst hoher Implementierungsaufwand, nach dem das Einhalten von Verkehrsregeln in die entsprechenden Fahrzeugfüh rungsalgorithmen manuell implementiert werden muss, wobei jedoch das zu- sätzliche Problem existiert, dass sich Verkehrsregeln regional deutlich unter scheiden können, insbesondere nicht nur von Staat zu Staat, sondern teil weise auch von Verwaltungseinheit zu Verwaltungseinheit, beispielsweise Bundesstaat zu Bundesstaat bzw. Bundesland zu Bundesland. Dies führt zu einem massiven Aufwand, wobei ein weiteres Problem darin bestehen kann, nachzuweisen, dass die so entstehenden Fahrzeugführungsalgorithmen sich tatsächlich an die Verkehrsregeln halten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Umset zung von Verkehrsregeln beim vollständig automatischen Führen eines Kraft- fahrzeugs anzugeben, welche demgegenüber verbessert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die folgenden Schritte vorgesehen:
- Bereitstellen einer Verkehrsregeldatenbank, in der in einer maschinenlesba- ren Formalsprache Verkehrsregelsätze für mehrere geographische Regionen abgelegt sind und auf die die Steuereinrichtung Zugriff hat,
- Ermitteln einer aktuell durch das Kraftfahrzeug befahrenen geographischen Region aufgrund der aktuellen Positionsdaten und Abrufen eines Verkehrsre gelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region aus der Verkehrs- regeldatenbank durch die Steuereinrichtung,
- nach oder bei Ermittlung einer aktuell zu befahrenden Trajektorie durch die Steuereinrichtung, Überprüfung der Trajektorie auf Verkehrsregelkonformität anhand des abgerufenen Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geo graphische Region durch die Steuereinrichtung, wobei die aktuell zu befah- rende Trajektorie bei Nichtkonformität angepasst wird, und
- Führung des Kraftfahrzeugs aufgrund der aktuell zu befahrenden Trajektorie.
Es wurde mithin erkannt, dass sich Verkehrsregeln in ein bestimmtes Schema zerlegen lassen, welches sich an eine „if-then-else-Struktur“ anlehnt. Diese Struktur kann durch eine Beschreibung in einer Formalsprache, beispiels weise und bevorzugt eine Unified Modeling Language und/oder eine Systems Modeling Language (UML und/oder SysML), in eine maschinenlesbare Form gebracht werden, so dass eine Steuereinrichtung eines Fahrzeugsystems zur automatischen Führung eines Kraftfahrzeugs diese Beschreibung unmittelbar verstehen und zum Überprüfen einer ermittelten, aktuell zu befahrenden Trajektorie nutzen kann. Mit anderen Worten wird eine maschinenlesbare For malsprache verwendet, welche sich insbesondere an einer if-then-else-Struk- tur orientiert, um eine Verkehrsregeldatenbank bereitzustellen, die, mit beson- derem Vorteil und bevorzugt zentral für viele Kraftfahrzeuge, für von einem vollständig automatisch zu führenden Kraftfahrzeug befahrene Regionen je weils die passenden Verkehrsregelsätze in maschinenlesbarer Form bereit stellt. Aus Positionsdaten eines Positionssensors des Kraftfahrzeugs, beispiels weise eines Sensors eines globalen Navigationssatellitensystems wie eines GPS-Sensors, kann innerhalb des Kraftfahrzeugs auf bekannte Art und Weise ermittelt werden, in welcher geographischen Region das Kraftfahrzeug zur Zeit betrieben wird, beispielsweise durch Abgleich mit einer digitalen Karte („map matching“). Für die entsprechende geographische Region kann dann der be nötigte Verkehrsregelsatz aus der Verkehrsregeldatenbank abgerufen und be vorzugt lokal innerhalb des Kraftfahrzeugs gespeichert werden, wenn eine zentrale Servereinrichtung zur Bereitstellung der Verkehrsregeldatenbank ver wendet wird. Wird nun eine zukünftig zu befahrende Trajektorie für das Kraft- fahrzeug, beispielsweise mittels eines Trajektorienermittlungsalgorithmus, be stimmt, kann diese durch die bereits in einem geeigneten maschinenlesbaren Format vorliegenden Verkehrsregeln des Verkehrsregelsatzes auf Konformität mit diesen Verkehrsregeln überprüft werden, so dass bei Nichteinhaltung der Verkehrsregeln durch zumindest einen Teil der zu befahrenden Trajektorie eine Anpassung erfolgen kann. Dabei kann die Verkehrsregeldatenbank durchaus spezifisch für eine Fahrsituationsklasse sein, auf die das Fahrzeug system angewendet werden kann. Auf diese Weise kann gegebenenfalls die Anzahl der in der Verkehrsregeldatenbank formal zu beschreibenden Ver kehrsregeln reduziert werden. So kann es sich bei dem Fahrzeugsystem, neben einer Ausgestaltung zur grundsätzlich Fahrzeugführungsbefähigung, beispielsweise um ein Autobahn pilotsystem, ein Einparksystem, einen Staupiloten, ein Überholassistenzsys tem und dergleichen handeln. Allgemein kann gesagt werden, dass als Fahr situationsklassen beispielsweise eine Autobahnklasse und/oder eine Land straßenklasse und/oder eine Innerorts-Klasse und/oder einer Einparkklasse und/oder eine Überholvorgang-Klasse und/oder einer Stauklasse verwendet werden können. Selbstverständlich sich auch eine Vielzahl weiterer Fahrsitu ationsklassen denkbar. Ist das Fahrzeugsystem auf bestimmte Fahrsituations klassen beschränkt, sind nicht alle in einer geographischen Region gültigen Verkehrsregeln zwangsläufig umzusetzen, sondern es können beispielsweise für die entsprechende wenigstens eine Fahrsituationsklasse relevante Ver kehrsregeln ausgewählt und in die Verkehrsregeldatenbank in der maschinen lesbaren Formalsprache eingespeichert werden. Tritt beispielsweise ein durch eine Verkehrsregel adressiertes Szenario in Fahrsituationen der Fahrsituati onsklasse nicht auf, ist die entsprechende Verkehrsregel auch nicht in die für diese wenigstens eine Fahrsituationsklasse spezifische Verkehrsregeldaten bank aufzunehmen. So tritt beispielsweise auf einer Autobahn (Autobahn klasse) kein Fall auf, in dem eine „rechts-vor-links“-Regel relevant wird. Dies liegt darin begründet und ist auch dokumentierbar, dass auf Autobahnen übli cherweise keine rechts-vor-links-Kreuzungen auftreten können. Dies gilt im Beispiel der Autobahnklasse auch für die Behandlung von Stoppschildern und dergleichen. In einem anderen Beispiel braucht ein Einparkassistent keinerlei Verkehrsregeln, die sich auf den Hochgeschwindigkeitsbetrieb auf Autobah nen beziehen.
Wie bereits erwähnt, sieht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vor liegenden Erfindung vor, dass die Datenbank auf einer kraftfahrzeugexternen, zentralen, mit der Steuereinrichtung über eine Kommunikationsverbindung verbundenen Servereinrichtung abgelegt ist und bei der Führung einer Mehr zahl von Kraftfahrzeugen verwendet wird. Nachdem viele Kraftfahrzeuge übli cherweise Kommunikationseinrichtungen aufweisen, die eine Kommunikation in einem Mobilfunknetz und somit insbesondere auch innerhalb des Internets ermöglichen, ist ein derartiger Zugriff auf eine zentrale Servereinrichtung sei tens der Steuereinrichtung, die dann die Kommunikationseinrichtung nutzt, möglich. Auf diese Weise kann die Verkehrsregeldatenbank von einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen genutzt werden, die allesamt die sich in physikalischen Beschränkungen für die Trajektorie äußernden Verkehrsregeln abrufen und bei der vollständig automatischen Führung des Kraftfahrzeugs entsprechend berücksichtigen können. Auf der anderen Seite ist nur eine einzige Verkehrs regeldatenbank für alle Kraftfahrzeuge zu pflegen, was das Problem häufig auftretender Gesetzesänderungen entsprechend berücksichtigen kann. Das bedeutet, ohne eine ständige, insbesondere manuelle, Überarbeitung der Fahrzeugführungsalgorithmen in der Steuereinrichtung des Fahrzeugsystems, konkret also der Software, können jedem Kraftfahrzeug die aktuellsten Ver kehrsregeln zugänglich gemacht und in dem Kraftfahrzeug unmittelbar ange wendet werden.
Allgemeine Vorteile der Verwendung einer maschinenlesbaren Formalsprache umfassen zudem auch einen Einsatz einer Vielzahl von für die entsprechende Formalsprache entwickelten Tools, die der Dokumentation, Prüfung und Über wachung der Verkehrsregeldatenbank dienen können. So ist beispielsweise eine Anbindung an Lastenheftsysteme mittels geeigneter Tools möglich, ins besondere entsprechend Automotive SPICE. Die Formalsprache erlaubt fer ner Aktualisierungen aufgrund veränderter Gesetzgebung/Rechtsprechung. Weiterhin ist es im Übrigen auch möglich, worauf im Folgenden noch näher eingegangen werden wird, eine Hierarchie der verschiedenen Rechtsnormen untereinander abzubilden.
Dabei müssen Regeln in der Verkehrsregeldatenbank nicht zwangsläufig nur regionenspezifisch als Verkehrsregelsätze aufgeteilt sein, sondern es kann auch innerhalb einzelner geographischer Regionen mehrere Verkehrsregels- ätze für unterschiedliche Fahrsituationsklassen geben, nachdem, wie bereits erläutert wurde, für unterschiedliche Fahrsituationen und somit unterschiedli che Anwendungsbereiche des Fahrzeugsystems unterschiedliche Verkehrs regelsätze relevant sein können. Mithin sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Erfindung vor, dass in der Verkehrsregeldatenbank für jede geographische Region mehrere, jeweils einer Fahrsituationsklasse zugeord nete Verkehrsregelsätze abgelegt sind, wobei die Steuereinrichtung eine ak tuelle Fahrsituationsklasse zu einer aktuellen, der aktuell zu befahrenden Trajektorie zugrunde liegenden Fahrsituation ermittelt und den der aktuell be- fahrenen Region und der aktuellen Fahrsituationsklasse zugeordneten Ver kehrsregelsatz abruft. Auf diese Weise werden in einer bestimmten Fahrsitu ation auch nur die für die Fahrsituation relevanten Verkehrsregeln geprüft, was Rechenaufwand reduziert und irrtümliche physikalische Einschränkungen der Trajektorie vermeidet. Dabei können Fahrsituationen auch bestimmte Anwen- dungsfälle beschreiben, die nicht zwangsläufig von dem eigenen Kraftfahr zeug herbeigeführt worden sind. Als Beispiel sei eine Überholvorgangsklasse genannt, nachdem für Überholvorgänge spezifische Verkehrsregeln gelten, andere Verkehrsregeln, die beispielsweise für den Anwendungsfall des Über holtwerdens gelten nicht relevant sind. Es sei bereits an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass konkrete Anwendungsfälle zusätzlich oder alternativ auch in den Verkehrsregeln selbst formal kodiert werden können, wie im Folgenden noch näher dargelegt werden wird.
Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass gegebenenfalls Situationen denkbar sind, in denen die einzig möglichen Anpassungen der Trajektorie zu einem Verlassen des Anwendungsfalls führen können oder sogar die aktuelle Fahrsituation den Anwendungsfall ausschließt. Sind beispielsweise die an ei nen Überholvorgang geknüpften Verkehrsregeln (Blinken für einen bestimm ten Zeitraum, nicht langsamer werden oder dergleichen) nicht einhaltbar, bei- spielsweise aufgrund einer lokalen, vorausliegenden Geschwindigkeitsbe grenzung, kann ein Abbruch des Überholvorgangs infrage kommen, der dann entsprechend in der Fahrzeugführungsfunktion abzubilden ist. Dabei kann in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung auch vorgesehen sein, dass wenigstens ein Verkehrsregelsatz einen nicht aus ge- setzlichen Vorgaben abgeleiteten Regelanteil zum Wechseln einer Fahrsitua tionsklasse enthält. Mit anderen Worten kann ein durch die Umstände erzwun gener Wechsel der Fahrsituation und dessen Durchführung ebenso durch Ver kehrsregeln beschrieben werden, auch wenn hierfür wenigstens teilweise ju ristisch keine speziellen Vorgaben vorhanden sind. Dabei sind verschiedene Ausgestaltungen zu dem Zeitpunkt denkbar, zu dem ein Verkehrsregelsatz von der Steuereinrichtung aus der Verkehrsregeldaten bank abgerufen wird. So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der Abruf eines Verkehrsregelsatzes bei Änderung der aktuell befahrenen Region und/oder der aktuellen Fahrsituationsklasse erfolgt. Letzteres ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn auch eine Aufteilung der Verkehrsregelsätze nach Fahrsituationsklassen vorliegt. Sowohl ein Wechsel der Fahrsituationsklasse als auch ein Wechsel der aktuell befahrenen Region haben eine Veränderung der anwendbaren Verkehrsregeln zur Folge, so dass ein aktueller, anwendba rer Verkehrsregelsatz von der Steuereinrichtung aus der Verkehrsregeldaten bank abgerufen wird.
Zweckmäßig kann es ferner sei, dass der Abruf eines Verkehrsregelsatzes nach Ablauf einer vorbestimmten Aktualisierungszeit, insbesondere eines Ta ges, und/oder bei Vorliegen einer eine Aktualisierung der Verkehrsregeldaten bank anzeigenden Aktualisierungsinformation erfolgt. Wie bereits erwähnt, können sich Verkehrsregeln, beispielsweise aufgrund von veränderter Gesetz gebung und/oder Rechtsprechung, über die Zeit verändern, so dass zweck mäßigerweise eine regelmäßige Aktualisierung der Verkehrsregeldatenbank erfolgt, die auch innerhalb des Kraftfahrzeugs abgebildet werden sollte. Dabei kann beispielsweise regelmäßig, beispielsweise täglich oder wöchentlich, we nigstens einmal ein Abruf erfolgen, wobei auch über die Kommunikationsver bindung zwischen der Verkehrsregeldatenbank und der Steuereinrichtung eine Aktualisierungsinformation der Verkehrsregeldatenbank, beispielsweise als ein Aktualisierungssignal, übermittelt werden kann, woraufhin auch im Kraftfahrzeug die Verkehrsregelsätze aktualisiert werden können.
Konkret kann wenigstens eine Verkehrsregel der Verkehrsregelsätze einen die Anwendbarkeit definierenden legalen Anwendungsfall und Pflichten, ins besondere auch Erlaubnisse, bei dem Anwendungsfall, insbesondere zusätz lich auch Voraussetzungen des Anwendungsfalls, beschreiben. Auf diese Weise kann letztlich eine modulare Verknüpfung vorgenommen werden, die sich an der Methodik der Anwendungsfälle (use cases) orientiert. Die Pflichten bei der Durchführung des Anwendungsfalls können beispielsweise derart ver standen werden, dass sie Bedingungen beschreiben, um in diesem Anwen dungsfall zu bleiben, wobei eine zeitliche Staffelung denkbar ist. Vorausset zungen/Erlaubnisse für einen Anwendungsfall können beispielsweise die grundsätzliche Zulässigkeit des Anwendungsfalls betreffen. Ist der Anwen dungsfall beispielsweise ein Überholvorgang, setzt er voraus, dass Überholen erlaubt ist; ähnlich ist beim Anwendungsfall „Abbiegen“ zu prüfen, ob das ent sprechende Abbiegen zulässig ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein dauerhaft anwendbarer An wendungsfall, insbesondere bezüglich einer Geschwindigkeitsbeschränkung, und/oder ein durch andere Verkehrsteilnehmer herbeigeführter Anwendungs fall, insbesondere ein Überholtwerden, verwendet wird. Im Beispiel einer Ge schwindigkeitsbeschränkung ist ein dauerhaft anwendbarer Anwendungsfall gegeben, da die aktuelle Maximalgeschwindigkeit, die sich als Minimum von verschiedenen (durch Verkehrsregeln beschriebenen) Geschwindigkeitsbe grenzungen ergeben kann, grundsätzlich umzusetzen ist. Dabei ist existieren verschiedene, die Fahrsituation konkret beschreibende Eingabewerte, die ins besondere zusätzlich zu Verkehrszeichen oder der reinen Befindlichkeit auf einer bestimmten Straßenart/innerhalb eines Ortes hinzukommen können. Beispielsweise können zu bestimmten Geschwindigkeitsbegrenzungen füh rende Verkehrsregeln überprüfen, ob die ständige Beherrschung des Kraft fahrzeugs nicht gewährleistet ist, die Sicht witterungsbedingt gering ist, der Anhalteweg größer als die übersehbare Strecke ist, das Abblendlicht aktiviert ist, die Verkehrslage unklar ist, und/oder das Kraftfahrzeug Schneeketten trägt.
Ferner existieren jedoch auch legale Anwendungsfälle, für die keine bewusste Flandlung des eigenen Kraftfahrzeugs notwendig ist. Ein Beispiel für einen derartigen Anwendungsfall ist das Überholtwerden, dessen Bedingungen sämtlich durch andere Verkehrsteilnehmer erfüllt werden können. Dennoch re sultieren auch aus diesem Anwendungsfall Pflichten, beispielsweise das Ver bot zur Erhöhung der Geschwindigkeit bzw. sogar die Fierabsetzung der Ge schwindigkeit, um einen Unfall zu verhindern. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vor gesehen sein, dass die Verwendung von Verkehrsregeln des aktuellen, abge rufenen Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region, insbesondere die Überprüfung und Anpassung der aktuell zu befahrenden Trajektorie, in einem Speichermittel durch die Steuereinrichtung, insbeson dere umfassend eine Version der Verkehrsregeldatenbank, aus der die ver wendeten Verkehrsregeln abgerufen wurden, protokolliert wird, insbesondere in einem Ringspeicher. Mit anderen Worten wird eine Art „Fahrtenschreiber“ vorgeschlagen, der automatisch jede Anwendung der Verkehrsregeln mitpro tokolliert, inklusive der Version der Verkehrsregeldatenbank, aus der die ver wendeten Verkehrsregeln stammen. Auf diese Weise kann die Befolgung der Verkehrsregeln durch das Fahrzeugsystem, konkret die Fahrzeugführungs funktion, beispielsweise im Fall eines Unfalls hervorragend nachgewiesen werden. Nachdem derartige Informationen insbesondere bei besonderen Vor fällen benötigt werden, kann es zweckmäßig sein, einen Ringspeicher bzw. Ringpuffer als Speichermittel zu verwenden, das bedeutet, eine bestimmte An zahl von Protokollierungsdatensätzen nach dem FIFO-Prinzip zu speichern. Auf diese Weise sind grundsätzlich eine bestimmte Anzahl n der letzten An wendungen von Verkehrsregeln im Speichermittel verfügbar, so dass bei be sonderen Vorkommnissen, insbesondere Unfällen, die Berücksichtigung der Verkehrsregeln durch das Kraftfahrzeug nachweisbar ist. Das bedeutet, der Einfluss der Verkehrsregeln auf die physikalisch durch das Kraftfahrzeug um zusetzende Trajektorie ist nachverfolgbar.
In diesem Zusammenhang ist es auch besonders vorteilhaft, wenn bezüglich der Verkehrsregeldatenbank Veränderungen, insbesondere also Aktualisie rungen, protokolliert werden, beispielsweise nach Art eines Change-Log. Auf diese Weise oder auf eine alternative Weise ist es auch zweckmäßig, wenn ein alter Stand der Verkehrsregeldatenbank wieder herstellbar ist. Dabei sei angemerkt, dass eine Veränderung der Verkehrsregeldatenbank auch eine strukturelle Änderung umfassen kann, beispielsweise um gleiche Anteile loka ler Verkehrsregeln gegebenenfalls generalisiert und zusammengefasst einzu speichern, wobei lokale Besonderheiten über zusätzliche spezifische Regeln, insbesondere ebenso Verkehrsregeln, und/oder eine Parametrierung abgebil det werden können.
In diesem Zusammenhang sei auch darauf hingewiesen, dass sich verschie- dene geographische Regionen auch lediglich durch Parametrierungen unter scheiden können, beispielsweise unterschiedliche Höchstgeschwindigkeiten, unterschiedliche Abstandsregeln und dergleichen. Daher ist es denkbar, zu mindest für Anteile der Verkehrsregeln diese als ein gemeinsames Datenob jekt zu speichern und, um den Verkehrsregelsatz für eine geographische Re- gion zu erzeugen, dieses Datenobjekt einer geeigneten Parametrierung zu un terziehen, was ebenso in der Verkehrsregeldatenbank oder im Rahmen des Zugriffs abgebildet werden kann.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verkehrsregeldatenbank vor der Bereitstellung automatisch auf Konfliktfreiheit geprüft wird. Gerade bei der Verwendung von bereits bekann ten, insbesondere standardisierten, maschinenlesbaren Formalsprachen, bei spielweise von SysML und/oder UML, stehen bereits Tools bzw. allgemein Softwaremittel bereit, um die Konfliktfreiheit zu überprüfen, welche im Hinblick auf Verkehrsregeln besonders wichtig ist. Durch die Verwendung der maschi nenlesbaren Formalsprache und die somit gegebene formale Repräsentation ist eine maschinelle Nachweisbarkeit der Konfliktfreiheit möglich. So können sich widersprechende Anforderungen aufgefunden und unterbunden werden. In einer zweckmäßigen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann vorge sehen sein, dass die Verkehrsregelsätze wenigstens eine Hierarchie derart umfassen, dass wenigstens einer Verkehrsregel wenigstens eine diese außer Kraft setzende Bedingung zugeordnet ist und/oder Verkehrsregeln Prioritäten zugeordnet sind, und/oder zumindest eine kritische Fahrsituationen, insbeson- dere Kollisionssituationen, enthaltende Fahrsituationsklasse definiert wird, der ein eingeschränkter Verkehrsregelsatz in der Verkehrsregeldatenbank zuge ordnet ist, und/oder die Steuereinrichtung bei Erkennung einer kritischen Fahr situation die Prüfung gegen den abgerufenen Verkehrsregeldatensatz der ak tuell befahrenen Region wenigstens teilweise aussetzt. Viele Gesetzeswerke verfügen über eine Art Hierarchie in dem Sinne, dass bestimmte Verkehrsregeln in Sonderfällen missachtet werden können und/o der verändert werden. In einem Beispiel kann dann, wenn eine Gefährdung von Menschenleben vermieden wird, eine durchgezogene Linie überfahren werden. Dabei ist in weniger bevorzugten Ausführungsbeispielen für solche Fälle eine formale Beschreibung einer derartigen Hierarchie denkbar. Insbe sondere kann wenigstens einem Teil der Verkehrsregeln wenigstens eine diese außer Kraft setzende Bedingung zugeordnet werden bzw. eine Priorisie- rung geschaffen werden, wobei letztlich nicht zwangsläufig juristisch fundierte Verkehrsregeln implementiert werden, die höher priorisiert sind, beispiels weise, dass einem Fußgänger auszuweichen ist, um derart die durch die Ge setzgebung vorgesehene Hierarchie abzubilden.
In bevorzugteren Ausführungsbeispielen kann auch vorgesehen sein, einen speziellen, insbesondere eingeschränkten, Verkehrsregelsatz für kritische Fahrsituationen, beispielsweise Kollisionssituationen, zu definieren, der dann einer entsprechenden Fahrsituationsklasse zugeordnet ist. Mit anderen Wor ten bedeutet dies, dass beispielsweise eine Kollisionsvermeidung durch eine eigene Instanz sichergestellt wird, die nur im tatsächlichen Gefahrfall aktiv wird. Dieser Verkehrsregelsatz verfügt nicht über eine vollständige Implemen tierung der juristischen Grundlagen, so dass beispielsweise eine durchgezo gene Linie unter Berücksichtigung von Sicherheitsaspekten durchaus überfah ren werden kann. Schließlich ist in dieser Hinsicht auch eine vorteilhafte Aus gestaltung der vorliegenden Erfindung denkbar, in der die Umsetzung eines solchen Gültigkeitsverlusts von Verkehrsregeln in speziellen Fahrsituationen seitens der Steuereinrichtung selbst, beispielsweise in einem die Überprüfung umsetzenden Überprüfungsalgorithmus, umgesetzt ist. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung bei Erkennung einer kritischen Fahrsituation die Prüfung zumindest temporär, beispielsweise für die Dauer der kritischen Fahrsituation, zumindest teilweise aussetzen. Diese Variante hätte den Vorteil, dass die Ge staltung und Verwaltung der Verkehrsregeldatenbank vereinfacht wird, aller dings zumindest bei komplexeren Hierarchien, beispielsweise bei einer not wendigen Unterscheidung verschiedener kritischer Fahrsituationen, insbesondere verschiedener derartiger Fahrsituationsklassen, ein größerer Aufwand seitens des Kraftfahrzeugs notwendig ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind unterschiedliche, jeweils vorteil- hafte Architekturen denkbar, um die Überprüfung und Anpassung der aktuell zu befahrenden Trajektorie konkret umzusetzen. So kann in einer ersten Vari ante vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung eine einen Trajektoriener- mittlungsalgorithmus umsetzende Trajektorienermittlungseinheit zur Ermitt lung der zu überprüfenden, aktuell zu befahrenden Trajektorie und eine einen Überprüfungsalgorithmus umsetzende Überprüfungseinheit zur Überprüfung der ermittelten, aktuell zu befahrenden Trajektorie aufweist. Hierbei kann die Trajektorie zunächst ermittelt und danach überprüft werden, da davon ausge gangen werden kann, dass Verkehrsregelverletzungen bei der normalen Trajektorienplanung eher selten sind. Dies ist insbesondere der Fall, wenn we- nigstens ein Teil der Verkehrsregeln, insbesondere solche für dauerhaft vor liegende Anwendungsfälle, bereits bei der Ermittlung als zu berücksichtigen den und somit zu überprüfende Randbedingungen eingehen.
Bei einer solchen nachträglichen Überprüfung kann in einer ersten Architektur vorgesehen sein, dass bei Feststellung einer Nichtkonformität die Trajektorie mit wenigstens einer Anpassungsinformation an die die Anpassung vorneh mende Trajektorienermittlungseinheit zurückgegeben wird. Das bedeutet, es ist letztlich eine Feedbackschleife zur Trajektorienplanung gegeben, welche dieser als Input eine Zusatzinformation liefert, insbesondere umfassend die verletzte Verkehrsregel und/oder Anforderungen zum Einhalten der Verkehrs regel. Auf diese Weise wird ein bereits vorhandener, zur Trajektorienplanung eingesetzter Trajektorienermittlungsalgorithmus weiter verwertet, so dass kein zusätzlicher komplexer Programmcode erforderlich wird, allerdings gegebe nenfalls iterative Verbesserungen notwendig sind.
Eine alternative, andere Gestaltung der Architektur sieht, wiederum bei Vorlie gen der Trajektorienermittlungseinheit und der Überprüfungseinheit, vor, dass bei Feststellung einer Nichtkonformität ein Anpassungsalgorithmus der Über prüfungseinheit zur Anpassung der Trajektorie verwendet wird. Das bedeutet, in diesem Fall weist die Überprüfungseinheit, die im Übrigen auch als Ver kehrsregel-Monitor bezeichnet werden kann, eine eigene Art der Trajektorien- planung auf, die entsprechend entwickelt wurde, um Verkehrsregelkonformität gezielt und auf wenig komplexe Art und Weise herzustellen.
Wie diese Architekturformen zeigen, ist also eine Anpassungseinheit zur An passung der aktuell zu befahrenden Trajektorie wenigstens teilweise mit an deren Funktionseinheiten integriert ausbildbar. Denkbar ist es auch, wie bereits angedeutet, wenigstens einen Teil der Ver kehrsregeln des aktuellen Verkehrsregelsatzes bereits während der Ermittlung der aktuell zu befahrenden Trajektorie, insbesondere als Randbedingungen anzuwenden. Dann ist die Überprüfungseinheit wenigstens teilweise in die Trajektorienermittlungseinheit integriert. Dies kann auch vollständig der Fall sein, wenn alle Verkehrsregeln, insbesondere als Randbedingungen, in die Trajektorienplanung bereits eingehen. Die aktuell zu befahrende Trajektorie wird dann während ihrer Ermittlung bei Verletzung einer Randbedingung ent sprechend angepasst. Selbst in einem solchen Fall kann zur Sicherheit jedoch noch eine Überprüfung nach der Ermittlung erfolgen. Die Überprüfungseinheit kann also in diesen Beispielen auch wenigstens teilweise integriert mit einer weiteren Funktionseinheit, insbesondere der Trajektorienermittlungseinheit, ausgebildet sein.
Allgemein gesagt ist mit besonderem Vorteil der Überprüfungsalgorithmus der Überprüfungseinheit bereits so ausgestaltet, dass er selbst die maschinenles bare Formalsprache verarbeiten kann, mithin einen abgerufenen Verkehrsre gelsatz unmittelbar verwenden kann, sei es beispielsweise als Randbedin gung bei der Ermittlung und/oder als Konformitätsbedingung nach der Ermitt lung. Allerdings sind auch Ausführungsbeispiele denkbar, in denen die Steu- ereinrichtung aus dem aktuellen Verkehrsregelsatz für die aktuell befahrene Region einen Programmcode durch Kompilierung generiert. Derartige Inter preter, die maschinenlesbare Formalsprachen vollständig automatisch inter pretieren und in einen zu kompilierenden Programmcode korrekt einbetten können, so dass ein kompiliertes Softwaremittel entsteht, welches den Verkehrsregelsatz nutzt, sind im Stand der Technik für andere Zwecke bereits vorgeschlagen worden und können auch im Rahmen der vorliegenden Erfin dung eingesetzt werden. Der spezielle Vorteil einer Einbindung in ein kompi liertes Softwaremittel, welches beispielsweise dann den Überprüfungsalgorith- mus umsetzt, ist, dass bei der Überprüfung von aktuell zu befahrenden Trajek- torien, die recht häufig stattfindet, keine Erhöhung der Rechenzeit durch eine zur Laufzeit vorgenommene Interpretation des Verkehrsregelsatzes in der ma schinenlesbaren Formalsprache vorgenommen werden muss. Mit anderen Worten ist die Interpretation der Ausdrücke der maschinenlesbaren Formal- spräche dann nur zu einem Zeitpunkt nötig, da es sich gezeigt hat, dass das Kraftfahrzeug meist für einen bestimmten Zeitraum innerhalb des Gültigkeits bereichs eines Verkehrsregelsatzes verbleibt, sowohl was die aktuelle geogra phische Region als auch die Fahrsituation, dort gegebenenfalls kürzer, an geht, so dass während dieses Zeitraums eine Vielzahl von Überprüfungen von aktuellen, zu befahrenden Trajektorien notwendig wird und eine entspre chende Vorabkompilierung äußerst zweckmäßig sein kann. Eine Automatisie rung der Kompilierung ist im Übrigen dahingehend vorteilhaft, dass ein fehler anfälliger manueller Arbeitsschritt vermieden wird. Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass Vorgehensweisen zur T rajek- torienplanung, also zur Ermittlung der aktuell zu befahrenden Trajektorie, im Stand der Technik bereits auf vielfältige Art und Weise vorgeschlagen wurden. Dabei werden üblicherweise Eingangsdaten verwendet, die die aktuelle Um gebung des Kraftfahrzeugs und/oder Informationen zum Kraftfahrzeug selbst, die als Ego-Daten bezeichnet werden können, und beispielsweise dessen Be triebszustand umfassen, verwendet. Umgebungsdaten können dabei Sensor daten von Umgebungssensoren des Kraftfahrzeugs umfassen, aber auch wei tere Umgebungsinformationen, beispielsweise solche, die aus einer in dem Kraftfahrzeug, beispielsweise in einem Navigationssystem, vorliegenden digi- talen Karte ermittelt werden können. Dabei ist in Fahrzeugsystemen, die zur vollständig automatischen Führung von Kraftfahrzeugen ausgebildet sind, meist vorgesehen, vor der Trajektorienplanung eine Situationsinterpretation vorzunehmen, was auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung geschehen kann. Hierbei werden beispielsweise Sensorrohdaten bearbeitet, um ein Datenobjekt, beispielsweise als oder umfassend eine Umfeldkarte, zu erzeu gen, dass die aktuelle Fahrsituation beschreibt und der Trajektorienplanung als Situationsdaten zugrunde gelegt werden kann. Insbesondere kann der Fahrsituation bereits im Rahmen der Situationsinterpretation eine Fahrsituati- onsklasse zugeordnet werden.
Im Rahmen der Situationsinterpretation und/oder anderweitig ermittelte Situa tionsdaten, die die aktuelle Fahrsituation des Kraftfahrzeugs beschreiben und insbesondere auch Sensordaten, beispielsweise auch Sensorrohdaten, um- fassen können, können auch Eingangsdaten für die Auswertung von Ver kehrsregeln bilden. Dies gilt insbesondere, um festzustellen, ob ein legaler An wendungsfall für eine Verkehrsregel vorliegt, wie oben bereits beschrieben wurde. Beispielsweise existieren Verkehrsregeln, die bei der Überschreitung einer bestimmten Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs angewendet werden, es existieren Verkehrsregeln, die sich auf schlechte Sicht beziehen, Verkehrs regeln, die sich auf bestimmte Zusatzausstattungen des Kraftfahrzeugs bezie hen, und dergleichen. Das Vorliegen dieser Aspekte ergibt sich üblicherweise aus den Situationsdaten, insbesondere Sensordaten der Situationsdaten, wel che mithin das Feststellen des Vorliegens des Anwendungsfalls für die ent- sprechende Verkehrsregel ermöglichen. Das bedeutet, allgemein kann gesagt werden, dass wenigstens ein Teil der Verkehrsregeln der Verkehrsregeldaten bank die aktuelle Fahrsituation des Kraftfahrzeugs beschreibende Situations daten, insbesondere umfassend Sensordaten, auswerten. Auf diese Weise kann letztlich gesagt werden, dass sowohl in die Trajektorienplanung als auch in die Überprüfung der Verkehrsregelkonformität Messdaten eingehen, deren Verarbeitung eine unmittelbare steuerungstechnische und somit physikalische Auswirkung hat, nämlich die letztendlich entstehende, durch das Kraftfahrzeug befahrene Trajektorie. Es zudem angemerkt, dass der Begriff der Trajektorie im Rahmen der vorlie genden Erfindung breit zu verstehen ist. Sie muss nicht zwangsläufig nur den zeitlichen und räumlichen Ablauf einer zukünftigen Bewegung des Kraftfahr zeugs beschreiben, sondern kann auch weitere Maßnahmen wie die Aktivie rung von Fahrtrichtungsanzeigern, Präkonditionierungsmaßnahmen für andere Fahrzeugsystem und dergleichen, ihrem zeitlichen und räumlichen Ab lauf zugeordnet, umfassen.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug, aufwei send ein Fahrzeugsystem zur vollständig automatischen Führung des Kraft fahrzeugs in einer Fahrsituation zumindest einer Fahrsituationsklasse, wobei das Fahrzeugsystem eine Steuereinrichtung aufweist, die zum Zugriff auf Po sitionsdaten eines Positionssensors des Kraftfahrzeugs und auf eine Ver kehrsregeldatenbank, in der in einer maschinenlesbaren Formalsprache Ver kehrsregelsätze für mehrere geographische Regionen abgelegt sind, ausge bildet ist, wobei die Steuereinrichtung aufweist:
- eine Abrufeinheit zum Ermitteln einer aktuell durch das Kraftfahrzeug befah renen geographischen Region aufgrund der aktuellen Positionsdaten und zum Abrufen eines Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region aus der Verkehrsregeldatenbank,
- eine Trajektorienermittlungseinheit zur Ermittlung einer aktuell zu befahren den Trajektorie,
- eine Überprüfungseinheit zur Überprüfung der Trajektorie auf Verkehrsregel konformität anhand des abgerufenen Verkehrsregelsatzes für die aktuell be fahrene geographische Region nach oder während der Ermittlung, wobei die aktuell zu befahrende Trajektorie bei Nichtkonformität angepasst wird, und
- eine Führungseinheit zur Führung des Kraftfahrzeugs aufgrund der aktuell zu befahrenden Trajektorie.
Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens las sen sich auf das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, mit welchem mithin ebenso die bereits genannten Vorteile erhalten werden können. Insbe sondere ist es also auch beim erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug möglich, eine Nichtkonformität einer Trajektorie bezüglich Verkehrsregeln festzustellen und die Trajektorie bei Nichtkonformität so anzupassen, dass die Konformität her gestellt wird. Dabei werden, wie auch beim erfindungsgemäßen Verfahren, zur Anpassung der Trajektorie insbesondere Nichtkonformitätsinformationen, die bei der Überprüfung ermittelt worden sind, als Anpassungsinformationen ver wendet. Nichtkonformitätsinformationen beschreiben insbesondere, auf welche Weise welche Verkehrsregel verletzt wird, was eine einfache Anpas sung ermöglicht. Wie beschrieben können ferner Funktionseinheiten zumin dest teilweise ineinander integriert ausgebildet werden.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein System zur vollständig automati schen Führung eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs in einer Fahrsitua tion zumindest einer Fahrsituationsklasse, aufweisend das Fahrzeugsystem und eine zentrale Servereinrichtung, die mit der Steuereinrichtung über eine Kommunikationsverbindung verbunden ist, wobei die Servereinrichtung zum Bereitstellen der Verkehrsregeldatenbank ausgebildet ist. Das erfindungsge mäße System ist mithin zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, so dass zu diesem sämtliche Ausführungen bezüglich des erfin dungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs selbstverständlich analog fortgelten.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsge mäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein erfindungsgemäßes System, und
Fig. 3 den funktionalen Aufbau einer Steuereinrichtung eines Fahr zeugsystems.
Fig. 1 zeigt einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsge mäßen Verfahrens. Dieses dient dazu, eine Konformität mit Verkehrsregeln für einen vollständig automatischen Betrieb eines Kraftfahrzeugs, also eine hoch- und/oder vollautomatisierte Fahrzeugführungsfunktion, herzustellen. Dazu wird zunächst in einem Schritt S1 eine Verkehrsregeldatenbank bereitgestellt. Die Verkehrsregeldatenbank enthält für verschiedene geographische Regio nen, in denen unterschiedliche Verkehrsregeln gelten, Verkehrsregelsätze, die zumindest die für die Fahrzeugführungsfunktion relevanten Verkehrsregeln, formuliert in einer maschinenlesbaren Formalsprache, beispielsweise SysML oder UML, enthalten. Nachdem vorliegend Fahrzeugführungsfunktionen be trachtet werden, die in unterschiedlichen Fahrsituationen, die unterschiedli chen Fahrsituationsklassen zugeordnet werden können, eingesetzt werden können, sind für jede geographische Region mehrere Verkehrsregelsätze in der Verkehrsregeldatenbank enthalten, die jeweils einer Fahrsituationsklasse zugeordnet sind. Fahrsituationsklassen fassen Fahrsituationen zusammen, für die bestimmte Verkehrsregeln der Gesamtmenge an Verkehrsregeln gelten, andere aber nicht beachtet werden müssen. Auch je nach Einsatzgebiet der Fahrzeugführungsfunktionen, an die sich die Verkehrsregeldatenbank richtet, können Fahrsituationsklassen breiter oder schmäler definiert sein. Denkbar ist beispielsweise eine Aufteilung in eine Autobahnklasse, eine Landstraßen klasse und eine Innerorts-Klasse, wobei andere Fahrsituationsklassen bei spielsweise eine Überholvorgang-Klasse, eine Überholtwerden-Klasse, eine Kreuzungssituationsklasse, eine Stauklasse und dergleichen umfassen kön nen.
Die im Schritt S1 bereitgestellte Datenbank kann hierbei grundsätzlich manuell zusammengestellt sein, bevorzugt ist es jedoch, diese auf der Grundlage einer weiteren Datenbank, beispielsweise einer Anforderungsdatenbank, die bei spielsweise als tabellarisches Dokument vorliegen kann, welches wenigstens teilweise manuell erzeugt sein kann, automatisch zu generieren. Beispiels weise ist es denkbar, aus einer Tabellendatei vollständig automatisch Ver kehrsregeln in SysML zu generieren.
Auf die Verkehrsregeldatenbank können verschiedene, im Stand der Technik für andere Zwecke bereits vorgeschlagene Software-Tools angewendet wer den, beispielsweise eine Schnittstelle zu einem Lastenheftsystem geschaffen werden, um eine Dokumentation zu schaffen, eine Prüfung auf gegebenenfalls vorliegende Konflikte vorgenommen werden und dergleichen. Bei vorliegen den Konflikten kann beispielsweise eine manuelle Anpassung der zugrunde liegenden Anforderungsdatenbank bzw. der Verkehrsregeldatenbank selbst erfolgen, um den Konflikt auszuschließen, nachdem Verkehrsregeln nicht kon- fliktieren sollten. Auch hinsichtlich der Traceability können Software-Tools auf die Verkehrsregeldatenbank angewendet werden, um beispielsweise zu über- prüfen, ob die Komponenten der Datenbank einen Nutzen zur Gesamtfunktion darstellen bzw. nachzuweisen, dass eine Gesamtfunktion durch die Summe ihrer abgeleiteten Komponentenanforderungen erfüllt wird. Ferner ist es bei der Verkehrsregeldatenbank zweckmäßig, wenn die formale Repräsentation der Verkehrsregeln mit der Anforderungswelt für die Entwicklung verlinkbar ist, um hierdurch eine Traceability abbilden zu können, was bei SysML-Elementen bereits toolunterstützt möglich ist.
Die Verkehrsregeldatenbank ist aktualisierbar, wobei zweckmäßigerweise im mer die aktuellste Version im Schritt S1 bereitgestellt wird. Dies liegt darin be- gründet, dass sich Verkehrsregeln, sei es durch Gesetzgebung oder Recht sprechung, mit der Zeit verändern können. Im Rahmen dieses Ausführungs beispiels wird protokolliert, welchen Stand die Verkehrsregeldatenbank hat, genau wie die vorgenommenen Änderungen, beispielsweise in einem Change-Log. Dies führt dazu, dass alte Stände der Verkehrsregeldatenbank wiederherstellbar sind.
Dabei ist eine möglichst effektive Gestaltung der Verkehrsregeldatenbank zweckmäßig. Beispielsweise kann angenommen werden, dass sich Verkehrs regeln strukturell in verschiedenen geographischen Regionen grundsätzlich gleichen, jedoch beispielsweise unterschiedlich parametriert sind, beispiels weise bei Höchstgeschwindigkeiten. Das bedeutet, für zumindest einen Teil der Verkehrsregeln und/oder geographischen Regionen kann ein Grundregel satz herangezogen werden, der regionsspezifisch parametriert wird, um einen Verkehrsregelsatz für die Region zumindest teilweise zu generieren.
Im vorliegenden Fall kann eine Verkehrsregel bevorzugt wenigstens durch zwei Elemente abgebildet werden. Eines dieser Elemente beschreibt den le galen Anwendungsfall, gibt also insbesondere Bedingungen an, die anzeigen, dass der legale Anwendungsfall vorliegt, mithin die Verkehrsregel überhaupt anwendbar ist. Ein weiteres Element kann Pflichten, die sich aus der Verkehrs regel ergeben, bei der Durchführung des Anwendungsfalls, beispielsweise ei nes Überholvorgangs oder eines Abbiegevorgangs, beschreiben. Als weiteres Element können Voraussetzungen des Anwendungsfalls bzw. Erlaubnisse ab- gebildet werden, beispielsweise bei einem Überholvorgang abgebildet wer den, ob ein Überholen überhaupt erlaubt ist.
Es sei in diesem Zusammenhang noch angemerkt, dass insbesondere eine Kombination von (breiter definierten) Fahrsituationsklassen mit den derartige Anwendungsfälle beschreibenden Verkehrsregeln zweckmäßig ist. Dann ist eine Strukturierung gegeben, die beispielsweise zunächst mit der Fahrsituati onsklasse eine Art „Setting“ wiedergibt, beispielsweise Autobahnbetrieb, in dem verschiedene Anwendungsfälle Vorkommen können, beispielsweise Fol gefahrt, Überholvorgänge und dergleichen, die aufgrund bestimmter Anforde- rungen an das Vorliegen des Anwendungsfalles identifiziert werden können. Dabei können in der Verkehrsregeldatenbank beispielsweise verschiedene Bedingungen zu Anforderungen für das Vorliegen eines Anwendungsfalls kombiniert werden. Bedingungen selbst stellen noch keine Verkehrsregeln dar, welche erst durch die Kombination verschiedener Bedingungen und die Verknüpfung mit Geboten und Verboten (Pflichten) entstehen. Zweckmäßig können in der maschinenlesbaren Formalsprache die Bedingungen zu Anfor derungen oder Superbedingungen gruppiert werden, wobei die gruppierten Bedingungen bestimmten logischen und technischen Systembestandteilen/ Komponenten zuordenbar sein sollten.
Die Verkehrsregeldatenbank kann auch Flierarchien in dem Sinne abbilden, dass bestimmte Verkehrsregeln bei Vorliegen bestimmter Bedingungen außer Kraft gesetzt wird bzw. durch eine andere Verkehrsregel ersetzt werden. Dabei ist es grundsätzlich denkbar, Verkehrsregeln wenigstens eine diese außer Kraft setzende Bedingung zuzuordnen, bevorzugt ist es jedoch, nachdem sol che Ungültigkeitsbedingungen meist das Vorliegen einer Gefahr vorausset zen, entweder wenigstens eine kritische Fahrsituationen, beispielsweise Kolli sionssituationen, enthaltende Fahrsituationsklasse zu definieren, der ein ein geschränkter Verkehrsregelsatz in der Verkehrsregeldatenbank zugeordnet ist, oder aber diese Hierarchie in den jeweiligen Steuereinrichtungen der Fahr zeugsysteme umzusetzen, welche beispielsweise bei Erkennung einer kriti schen Fahrsituation die Prüfung gegen einen abgerufenen Verkehrsregelda tensatz der aktuell befahrenen geographischen Region wenigstens teilweise aussetzen. So kann beispielsweise zugelassen werden, dass bei einer Gefahr für einen Unfall bzw. sogar Leib und Leben einer anderen Person durchgezo gene Linien überfahren werden, Höchstgeschwindigkeiten kurzzeitig über schritten werden und dergleichen. Die Verkehrsregeldatenbank wird dabei auf einer kraftfahrzeugexternen, zent ralen, mit den Steuereinrichtungen von Fahrzeugsystemen verschiedener Kraftfahrzeuge über eine Kommunikationsverbindung verbundenen oder ver bindbaren Servereinrichtung abgelegt. Auf diese Weise kann die Verkehrsre geldatenbank bei der Führung einer Vielzahl von Kraftfahrzeugen verwendet werden, für die dann bezüglich der Verkehrsregeln ein zentrales Update erfol gen kann. Dabei ist vorgesehen, dass immer bei Aktualisierung der Verkehrs regeldatenbank eine entsprechende Aktualisierungsinformation, konkret bei spielsweise ein Aktualisierungssignal, an die mit der Verkehrsregeldatenbank kommunizierenden Steuereinrichtungen von Fahrzeugsystemen, die entspre- chende Fahrzeugführungsfunktionen realisieren, übersendet wird, so dass die entsprechende Steuereinrichtung aktualisierte Verkehrsregelsätze abrufen kann.
Dieser Abruf eines aktuell zu verwendenden Verkehrsregelsatzes findet im Schritt S2 statt. Neben der erwähnten Abrufbarkeit immer dann, wenn eine Aktualisierung der Verkehrsregeldatenbank vorgenommen wurde, ist vorlie gend in jedem Fall vorgesehen, einen neuen, aktuellen Verkehrsregelsatz dann abzurufen, wenn sich die Fahrsituationsklasse und/oder die geographi sche Region verändern, mithin ohnehin ein anderer Verkehrsregelsatz zu ver- wenden ist. Passiert ein Kraftfahrzeug beispielsweise eine Landesgrenze, kann dies aufgrund der Positionsdaten eines Positionssensors des Kraftfahr zeugs, beispielsweise eines GPS-Sensors, festgestellt werden, so dass die nun neu aktuell befahrene geographische Region ebenso ermittelt werden kann, was durch die Steuereinrichtung innerhalb des jeweiligen Kraftfahrzeugs geschieht. Somit kann aus der Verkehrsregeldatenbank im Schritt S2 gezielt der passende Verkehrsregelsatz abgerufen werden, gegebenenfalls unter zu sätzlicher Beachtung der Fahrsituationsklasse. Es sei angemerkt, dass der Schritt S2 und die im Folgenden diskutierten Schritte während der vollständig automatischen Führung eines Kraftfahrzeugs durch das Fahrzeugsystem durchaus verschachtelt auftreten können, bei spielsweise, wenn sich während der vollständig automatischen Führung des Kraftfahrzeugs die geographische Region ändert, die Fahrsituationsklasse än- dert und/oder eine Aktualisierung der Verkehrsregeldatenbank auftritt.
Es kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt sein, dass der ab gerufene Verkehrsregelsatz in der Steuereinrichtung verwendet wird, um, ins besondere durch Kompilieren, neuen Programmcode zu erzeugen, welcher unmittelbar die aktuellen, gerade abgerufenen Verkehrsregeln des Verkehrs regelsatzes anwendet. Dann muss ein Interpreter, der die maschinenlesbare Formalsprache in ein Softwaremittel einbindet, nur zum Zeitpunkt des Kompi- lierens eingesetzt werden und nicht bei jeder Anwendung der Verkehrsregeln. Im Folgenden wird ein Fall diskutiert, in dem zunächst eine zu befahrende Trajektorie ermittelt wird, welche dann auf Konformität mit den Verkehrsregeln, also deren Einhaltung, überprüft wird, um sie gegebenenfalls anpassen zu können. Es sind auch Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung denkbar, in denen wenigstens ein Teil der Verkehrsregeln des Verkehrsregelsatzes un- mittelbar in die Ermittlung der Trajektorie eingeht, beispielsweise eine Flöchst- geschwindigkeit als Randbedingung für die Trajektorienplanung. Das bedeu tet, es ist insbesondere auch eine Kombination des Einsatzes der Verkehrsre geln des Verkehrsregelsatzes denkbar, so dass ein Teil der Verkehrsregeln unmittelbar in die Trajektorienplanung eingeht, mithin als Randbedingung bei deren Ermittlung überprüft wird, ein anderer Teil danach zur Überprüfung der (fertig ermittelten) Trajektorie eingesetzt wird.
Die Schritte S3 bis S7 stellen Maßnahmen dar, um den vollständig automati schen Betrieb des Kraftfahrzeugs umzusetzen. Kernstück ist dabei die Trajektorienplanung, die bestimmt, welche Steuerbefehle durch das Fahr zeugsystem, welches die Fahrzeugführungsfunktion ausführt, erzeugt werden, um die aktuell zu befahrende Trajektorie, welche letztlich ständig aufgrund ak tueller Informationen aktualisiert wird, umzusetzen.
Zunächst findet im Schritt S3 eine Situationsinterpretation (Situationsanalyse) statt, die verschiedene Eingangsdaten, umfassend Sensordaten von Umge bungssensoren und sonstigen Sensoren des Kraftfahrzeugs, weitere Umge bungsinformationen und Ego-Daten über das Kraftfahrzeug selbst, insbeson- dere dessen aktuellen Betriebszustand, verwendet. Dabei kann beispiels weise eine Umfeldkarte entstehen, wobei die die aktuelle Fahrsituation be schreibenden Situationsdaten, die als Ergebnis des Schrittes S3 erhalten wer den, jedoch meist auch weitere Informationen umfassen, insbesondere auch eine Fahrsituationsklasse und die aktuell befahrene geographische Region beschreiben können. Ferner können auch weiterhin Sensordaten selbst als Situationsdaten dienen.
Die Situationsdaten werden im Schritt S4 verwendet, um auf im Stand der Technik grundsätzlich bekannte Art und Weise eine zu befahrende Trajektorie für den weiteren vollständig automatischen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu er mitteln. Dies kann beispielsweise durch einen Trajektorienermittlungsalgorith- mus geschehen.
In einem Schritt S5 wird dann der abgerufene, aktuell zu verwendende Ver- kehrsregelsatz genutzt, um die ermittelte, aktuell zu befahrende Trajektorie auf Konformität mit den Verkehrsregeln zu überprüfen. Wird festgestellt, dass we nigstens eine Verkehrsregel nicht eingehalten ist, erfolgt in einem Schritt S6, insbesondere unter Verwendung einer die nicht eingehaltene Verkehrsregel und die Art der Nichteinhaltung beschreibenden Anpassungsinformation, eine entsprechende Anpassung der aktuell zu befahrenden T rajektorie, um die Ver kehrsregelkonformität herzustellen.
Dabei sind zwei grundsätzliche Architekturen bei einer zumindest teilweisen Überprüfung nach der Ermittlung denkbar. In einer ersten Architektur kann die anzupassende Trajektorie gemeinsam mit der Anpassungsinformation als Zu satzinformation an den Trajektorienermittlungsalgorithmus zurückgegeben werden, welcher unter Beachtung dieser Zusatzinformation eine Anpassung vornimmt. Möglich ist es aber auch, einen dedizierten Anpassungsalgorithmus zu verwenden, um die Verkehrsregelkonformität im Schritt S6 herzustellen. In beiden Fällen kann vorgesehen sein, dass eine erneute Überprüfung im Schritt S5 stattfindet, falls eine Verletzung einer anderen Verkehrsregel durch die An passung nicht ausgeschlossen werden kann. Das Ergebnis jeder Überprüfung im Schritt S5 und jede Verwendung einer Verkehrsregel, um die aktuell zu befahrende Trajektorie anzupassen, wird in einem als Ringspeicher ausgebildeten Speichermittel abgespeichert, um die Anwendung der Verkehrsregel und ihren Einfluss auf die Steuerung des Kraft fahrzeugs zu dokumentieren, beispielsweise dann, wenn ein Unfall oder eine andere Situation auftreten, die eine Dokumentation notwendig machen kön nen. Ebenso wird die verwendete Version, also der Stand, der Verkehrsregel datenbank, aus der der Verkehrsregelsatz im Schritt S2 abgerufen wurde, ge speichert. In einem Schritt S7 wird die gegebenenfalls angepasste, aktuell zu befahrende Trajektorie dann zur Führung des Kraftfahrzeugs verwendet, bevor im nächs ten Zeitschritt bei der regelmäßig vorzunehmenden Aktualisierung der aktuell zu befahrenden Trajektorie wieder zum Schritt S3 zurückgekehrt wird. Fig. 2 zeigt eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Systems 1 , mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Das System 1 weist zum einen die zentrale Servereinrichtung 2 auf, auf der die Verkehrsre geldatenbank 3 abgelegt und bereitgestellt wird. Hier finden auch zentral Ak tualisierungsmaßnahmen und dergleichen statt. Die Verkehrsregeldatenbank 3 wird, wie beschrieben, durch eine Mehrzahl von Kraftfahrzeugen 4 bei deren vollständig automatischer Führung genutzt, wobei jedes dieser Kraftfahrzeuge 4 ein Fahrzeugsystem 5 zur vollständig automatischen Führung des Kraftfahr zeugs 4 aufweist, welches mithin die hoch- bzw. vollautomatische Fahrzeug führungsfunktion durchführt und hierzu eine Steuereinrichtung 6 nutzt. Die Steuereinrichtung 6 kann über eine Kommunikationseinrichtung 7 des jeweili gen Kraftfahrzeugs 4 die beschriebene Kommunikationsverbindung 8 zur zentralen Servereinrichtung 2 aufbauen und somit Verkehrsregelsätze aus der Verkehrsregeldatenbank 3 abrufen. Ferner ist die Steuereinrichtung 6 jedes der Kraftfahrzeuge 4 zur Durchführung der Schritte S2 bis S7 ausgebildet. Mit hin sind die Kraftfahrzeuge 4 erfindungsgemäße Kraftfahrzeuge.
Dabei sei angemerkt, dass die Kraftfahrzeuge 4 selbstverständlich auch wei tere in die vollständig automatische Führung des jeweiligen Kraftfahrzeugs 4 eingebundene Komponenten umfassen, beispielsweise Umgebungssenso ren, weitere Fahrzeugsysteme, Eigensensoren und dergleichen für Eingangs daten der Situationsinterpretation im Schritt S3 und eine Vielzahl von ansteu erbaren Aktoren, insbesondere umfassend Antriebs- und Bremsmittel sowie Lenkmittel. Es sei darauf hingewiesen, dass die Eingangsdaten zur Situations- Interpretation und/oder aus der Situationsinterpretation hervorgehende Situa tionsdaten selbstverständlich auch wenigstens teilweise Eingangsdaten zur Überprüfung darstellen können, ob Anwendungsfälle für Verkehrsregeln vor liegen. Es sei ferner darauf hingewiesen, dass es insbesondere dann, wenn der aktuelle Betriebszustand des Kraftfahrzeugs bzw. die aktuelle Fahrsitua- tion als Startpunkt der aktuell zu befahrenden Trajektorie mit auf Konformität mit den Verkehrsregeln überprüft werden, eine Nichtkonformität des aktuellen Zustands festgestellt werden kann, welcher jedoch auch durch in der Ver kehrsregeldatenbank 3 enthaltene, nicht zwangsläufig juristisch fundierte Ver kehrsregeln behandelt werden kann, um beispielsweise aus einem Anwen- dungsfall bzw. einer Fahrsituationsklasse wieder auszusteigen.
Gemäß Fig. 3 umfasst die Steuereinrichtung 6 mithin zunächst eine Situations interpretationseinheit 16, die die Situationsdaten gemäß Schritt S3 erzeugt, wobei ebenfalls bereits Positionsdaten des Positionssensors 17, hier eines GPS-Sensors, und digitales Kartenmaterial eines hier nicht näher gezeigten Navigationssystems des Kraftfahrzeugs genutzt werden kann, um die aktuell befahrene geographische Region festzustellen. In diesem Fall wird diese durch eine Abrufeinheit 9 aus den entsprechenden Situationsdaten ermittelt. Anderenfalls kann auch die Abrufeinheit 9 selbst zur Auswertung von Positionsdaten sowie insbesondere von digitalem Kartenmaterial des Naviga tionssystems ausgebildet sein. Die Abrufeinheit 9 ist auch zum Abrufen eines Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region aus der Verkehrsregeldatenbank 3 ausgebildet, insbesondere unter zusätzlicher Be- rücksichtigung einer sich beispielsweise aus den Situationsdaten der Situa tionsinterpretationseinheit 7 ergebenden Fahrsituationsklasse. Das Abrufen eines Verkehrsregelsatzes aus der Verkehrsregeldatenbank 3 erfolgt bei Vor liegen einer Abrufbedingung, wie oben beschrieben, beispielsweise bei Wech sel der geographischen Region und/oder der Fahrsituationsklasse und/oder bei Vorliegen einer Aktualisierungsinformation. Anders formuliert ist die Abru feinheit zur Durchführung des Schrittes S2 ausgebildet.
Eine Trajektorienermittlungseinheit 10 ist zur Trajektorienplanung ausgebildet, vgl. Schritt S4, während eine Überprüfungseinheit 11 zur Überprüfung auf Konformität mit den Verkehrsregeln des Verkehrsregelsatzes, also deren Ein haltung, Schritt S5, ausgebildet ist. Die Trajektorienermittlungseinheit 10 rea lisiert einen Trajektorienermittlungsalgorithmus, die Überprüfungseinheit 11 ei nen Überprüfungsalgorithmus, welcher in Ausführungsbeispielen aus der be schriebenen Kompilierung unter Nutzung des Verkehrsregelsatzes hervorge- gangen sein kann. In der Variante, dass die aktuell zu befahrene Trajektorie bei Nichtkonformität in der Überprüfungseinheit 11 selbst angepasst werden soll, kann die Überprüfungseinheit 11 auch den entsprechenden Anpassungs algorithmus realisieren. Bei Nichtkonformität wird eine Anpassungseinheit 12, welche beispielsweise einen Anpassungsalgorithmus realisieren kann, verwendet, um die Konformi tät mit dem Verkehrsregelsatz herzustellen, vgl. Schritt S6.
Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass je nach konkreter Ausgestaltung die Trajektorienermittlungseinheit 10, die Überprüfungseinheit 11 und die An passungseinheit 12 auch zumindest teilweise ineinander integriert vorgesehen sein können, beispielsweise wenn Überprüfungsaspekte durch Randbedin gungen bei der Trajektorienermittlung umgesetzt werden und/oder die Anpas sung durch den Trajektorienermittlungsalgorithmus selbst erfolgt, so dass die Anpassungseinheit 12 letztlich lediglich die geeignete Zusatzinformation (An passungsinformation) an die Trajektorienermittlungseinheit 10 bereitstellen muss bzw. diese in einen speziellen Modus umschalten muss. In einer Führungseinheit 13 wird schließlich die gegebenenfalls angepasste aktuell befahrene Trajektorie gemäß dem Schritt S7 zur Führung des Kraft fahrzeugs 4 verwendet, wie dies grundsätzlich bekannt ist.
Im vorliegenden Fall weist die Steuereinrichtung 6 ferner auch eine Protokol- lierungseinheit 14 auf, die wie beschrieben die Verwendung der Verkehrsre geln des Verkehrsregelsatzes durch Einträge in einem als Ringspeicher um gesetzten Speichermittel 15 protokolliert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur vollständig automatischen Führung eines Kraftfahrzeugs (4) mittels eines Fahrzeugsystems (5) in einer Fahrsituation zumindest einer Fahrsituationsklasse, wobei das Fahrzeugsystem (5) eine Steuer einrichtung (6) aufweist und auf Positionsdaten eines Positionssensors (17) des Kraftfahrzeugs (4) zugreift, umfassend folgende Schritte:
- Bereitstellen einer Verkehrsregeldatenbank (3), in der in einer maschi nenlesbaren Formalsprache Verkehrsregelsätze für mehrere geographi- sehe Regionen abgelegt sind und auf die die Steuereinrichtung (6) Zugriff hat,
- Ermitteln einer aktuell durch das Kraftfahrzeug (4) befahrenen geogra phischen Region aufgrund der aktuellen Positionsdaten und Abrufen ei nes Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region aus der Verkehrsregeldatenbank (3) durch die Steuereinrichtung (6),
- nach oder bei Ermittlung einer aktuell zu befahrenden Trajektorie durch die Steuereinrichtung (6), Überprüfung der Trajektorie auf Verkehrsregel konformität anhand des abgerufenen Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region durch die Steuereinrichtung (6), wobei die aktuell zu befahrende Trajektorie bei Nichtkonformität angepasst wird, und
- Führung des Kraftfahrzeugs (4) aufgrund der aktuell zu befahrenden Trajektorie.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Formalsprache eine Unified Modeling Language und/oder eine Systems Modeling Language verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrsregeldatenbank (3) auf einer kraftfahrzeugexternen, zentralen, mit der Steuereinrichtung (6) über eine Kommunikationsverbindung (8) verbundenen Servereinrichtung (2) ab gelegt ist und bei der Führung einer Mehrzahl von Kraftfahrzeugen (4) verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verkehrsregeldatenbank (3) für jede geographische Region mehrere, jeweils einer Fahrsituationsklasse zugeordnete Verkehrsre gelsätze abgelegt sind, wobei die Steuereinrichtung (6) eine aktuelle Fahrsituationsklasse zu einer aktuellen, der aktuell zu befahrenden
Trajektorie zugrunde liegenden Fahrsituation ermittelt und den der aktu ell befahrenen Region und der aktuellen Fahrsituationsklasse zugeord neten Verkehrsregelsatz abruft.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abruf eines Verkehrsregelsatzes bei Änderung der aktuell be fahrenen Region und/oder der aktuellen Fahrsituationsklasse und/oder nach Ablauf eine vorbestimmten Aktualisierungszeit, insbesondere eines Tages, und/oder bei Vorliegen einer eine Aktualisierung der Verkehrsre geldatenbank (3) anzeigenden Aktualisierungsinformation erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verkehrsregel der Verkehrsregelsätze einen die
Anwendbarkeit definierenden legalen Anwendungsfall und Pflichten, ins besondere auch Erlaubnisse, bei dem Anwendungsfall, insbesondere zusätzlich auch Voraussetzungen des Anwendungsfalls, beschreibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein dauerhaft anwendbarer Anwendungsfall, insbeson dere bezüglich einer Geschwindigkeitsbeschränkung, und/oder ein durch andere Verkehrsteilnehmer herbeigeführter Anwendungsfall, insbeson dere ein Überholtwerden, verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verwendung von Verkehrsregeln des aktuellen, abgerufenen Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region, insbesondere die Überprüfung und die Anpassung der aktuell zu befah renden Trajektorie, in einem Speichermittel (15) durch die Steuereinrich tung (6), insbesondere umfassend eine Version der Verkehrsregeldaten bank (3), aus der die verwendeten Verkehrsregeln abgerufen wurden, protokolliert wird, insbesondere in einem Ringspeicher.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrsregeldatenbank (3) vor der Bereitstellung automatisch auf Konfliktfreiheit geprüft wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verkehrsregelsätze wenigstens eine Hierarchie derart umfas sen, dass wenigstens einer Verkehrsregel wenigstens eine diese außer Kraft setzende Bedingung zugeordnet ist und/oder Verkehrsregeln Prio ritäten zugeordnet sind, und/oder zumindest eine kritische Fahrsituatio nen, insbesondere Kollisionssituationen, enthaltende Fahrsituations klasse definiert wird, der ein eingeschränkter Verkehrsregelsatz in der Verkehrsregeldatenbank (3) zugeordnet ist, und/oder die Steuereinrich tung (6) bei Erkennung einer kritischen Fahrsituation die Prüfung gegen den abgerufenen Verkehrsregeldatensatz der aktuell befahrenen geo graphischen Region wenigstens teilweise aussetzt.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) eine einen T rajektorienerm ittlungsalgorithm us umsetzende T rajektorienerm ittlungs- einheit (10) zur Ermittlung der zu überprüfenden, aktuell zu befahrenden Trajektorie und eine einen Überprüfungsalgorithmus umsetzende Über prüfungseinheit (11) zur Überprüfung der ermittelten, aktuell zu befah- renden Trajektorie aufweist, wobei bei Feststellung einer Nichtkonformi tät entweder die T rajektorie m it wenigstens einer Anpassungsinformation an die die Anpassung vornehmende Trajektorienermittlungseinheit (10) zurückgegeben wird oder ein Anpassungsalgorithmus der Überprüfungs einheit (11 ) zur Anpassung der Trajektorie verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) aus dem aktuellen Verkehrsregelsatz für die aktuell befahrene Region einen Programmcode durch Kompilierung generiert.
13. Kraftfahrzeug (4), aufweisend ein Fahrzeugsystem (5) zur vollständig au tomatischen Führung des Kraftfahrzeugs (4) in einer Fahrsituation zu mindest einer Fahrsituationsklasse, wobei das Fahrzeugsystem (5) eine Steuereinrichtung (6) aufweist, die zum Zugriff auf Positionsdaten eines
Positionssensors (17) des Kraftfahrzeugs (4) und auf eine Verkehrsre geldatenbank (3), in der in einer maschinenlesbaren Formalsprache Ver kehrsregelsätze für mehrere geographische Regionen abgelegt sind, ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung (6) aufweist: - eine Abrufeinheit (9) zum Ermitteln einer aktuell durch das Kraftfahr zeug (4) befahrenen geographischen Region aufgrund der aktuellen Po sitionsdaten und zum Abrufen eines Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region aus der Verkehrsregeldatenbank (3),
- eine Trajektorienermittlungseinheit (10) zur Ermittlung einer aktuell zu befahrenden Trajektorie,
- eine Überprüfungseinheit (11) zur Überprüfung der Trajektorie auf Ver kehrsregelkonformität anhand des abgerufenen Verkehrsregelsatzes für die aktuell befahrene geographische Region nach oder während der Ermittlung, wobei die aktuell zu befahrende Trajektorie bei Nichtkonfor mität angepasst wird, und
- eine Führungseinheit (12) zur Führung des Kraftfahrzeugs (4) aufgrund der aktuell zu befahrenden Trajektorie.
14. System (1) zur vollständig automatischen Führung eines Kraftfahrzeugs (4) nach Anspruch 13 in einer Fahrsituation zumindest einer Fahrsituati onsklasse, aufweisend das Fahrzeugsystem (5) und eine zentrale Ser vereinrichtung (2), die mit der Steuereinrichtung (6) über eine Kommuni- kationverbindung verbunden ist, wobei die Servereinrichtung (2) zum Be reitstellen der Verkehrsregeldatenbank (3) ausgebildet ist.
EP21707184.4A 2020-05-13 2021-02-17 Verfahren und system zur vollständig automatischen führung eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug Pending EP4149813A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020112899.1A DE102020112899A1 (de) 2020-05-13 2020-05-13 Verfahren und System zur vollständig automatischen Führung eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug
PCT/EP2021/053817 WO2021228444A1 (de) 2020-05-13 2021-02-17 Verfahren und system zur vollständig automatischen führung eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4149813A1 true EP4149813A1 (de) 2023-03-22

Family

ID=74673187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21707184.4A Pending EP4149813A1 (de) 2020-05-13 2021-02-17 Verfahren und system zur vollständig automatischen führung eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230227063A1 (de)
EP (1) EP4149813A1 (de)
CN (1) CN115515837B (de)
DE (1) DE102020112899A1 (de)
WO (1) WO2021228444A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12049235B2 (en) * 2020-07-29 2024-07-30 Uber Technologies, Inc. Routing feature flags
DE102020210376A1 (de) * 2020-08-14 2022-02-17 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Hardware-Agenten in einer Steuersituation mit mehreren Hardware-Agenten
CN121683993A (zh) * 2026-02-09 2026-03-17 西湖大学 一种自动驾驶评估基准构建方法、系统及设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150309512A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. Regional operation modes for autonomous vehicles
DE102016000493A1 (de) * 2016-01-19 2017-07-20 Audi Ag Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsystems und Kraftfahrzeug
DE102017212695A1 (de) * 2017-07-25 2019-01-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung in einem Fahrzeug zum Auswerten und Speichern von Daten
US20190061782A1 (en) * 2017-08-25 2019-02-28 International Business Machines Corporation Using cloud-based traffic policies to alleviate issues with cross geographic traffic in autonomous vehicles
US20190232973A1 (en) * 2016-09-04 2019-08-01 Otonomo Technologies Ltd. Method and system for implementing a policy based central orchestration for autonomous vehicles to meet local regulations and requirements

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI437210B (zh) * 2011-04-14 2014-05-11 Inst Information Industry 藉由即時交通規則判斷資訊進行導航之電子裝置、方法以及儲存其之電腦可讀取記錄媒體
CN107111946B (zh) 2014-10-10 2022-02-11 大陆-特韦斯股份有限公司 用于运行中央服务器的方法和用于操纵管制图的方法
US10216196B2 (en) * 2015-02-01 2019-02-26 Prosper Technology, Llc Methods to operate autonomous vehicles to pilot vehicles in groups or convoys
US9928735B2 (en) * 2015-02-09 2018-03-27 Operr Technologies, Inc. Systems and methods for traffic violation avoidance
DE102015211012A1 (de) 2015-06-16 2016-12-22 Conti Temic Microelectronic Gmbh Bestimmung einer Ausweichtrajektorie für ein Fahrzeug
US10303166B2 (en) * 2016-05-23 2019-05-28 nuTonomy Inc. Supervisory control of vehicles
US11008000B2 (en) * 2017-06-20 2021-05-18 Motional Ad Llc Risk processing for vehicles having autonomous driving capabilities
US10304329B2 (en) * 2017-06-28 2019-05-28 Zendrive, Inc. Method and system for determining traffic-related characteristics
US11392120B2 (en) * 2017-09-08 2022-07-19 Motional Ad Llc Planning autonomous motion
DE102018202792A1 (de) 2018-02-23 2019-08-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung, Verfahren und computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zur Erfassung von Betriebsdaten für ein autonomes Kraftfahrzeug
DE102018207339A1 (de) 2018-05-09 2019-11-14 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren, Vorrichtung und computerlesbares Speichermedium mit Instruktionen zum Überwachen und Validieren von Betriebsdaten in der Aktuatorik eines autonomen Kraftfahrzeugs
CN119078812A (zh) * 2018-08-14 2024-12-06 御眼视觉技术有限公司 具有安全距离的导航的系统和方法
DE102018008624A1 (de) * 2018-10-31 2020-04-30 Trw Automotive Gmbh Steuerungssystem und Steuerungsverfahren zum samplingbasierten Planen möglicher Trajektorien für Kraftfahrzeuge
GB2608567B (en) * 2018-12-18 2023-06-14 Motional Ad Llc Operation of a vehicle using motion planning with machine learning
DE102019205892B4 (de) 2019-04-25 2022-12-29 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug, das dazu ausgelegt ist, ein derartiges Verfahren durchzuführen
EP3855121A3 (de) * 2019-12-30 2021-10-27 Waymo LLC Kinematisches modell zum routen von autonomen lkws
EP4024366A1 (de) * 2020-12-30 2022-07-06 Argo AI GmbH Verfahren zur steuerung eines fahrverhaltens eines autonom fahrenden fahrzeugs, verarbeitungsvorrichtung zur ausführung des verfahrens, datenspeichermedium und fahrzeug

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150309512A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Lenovo Enterprise Solutions (Singapore) Pte. Ltd. Regional operation modes for autonomous vehicles
DE102016000493A1 (de) * 2016-01-19 2017-07-20 Audi Ag Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsystems und Kraftfahrzeug
US20190232973A1 (en) * 2016-09-04 2019-08-01 Otonomo Technologies Ltd. Method and system for implementing a policy based central orchestration for autonomous vehicles to meet local regulations and requirements
DE102017212695A1 (de) * 2017-07-25 2019-01-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung in einem Fahrzeug zum Auswerten und Speichern von Daten
US20190061782A1 (en) * 2017-08-25 2019-02-28 International Business Machines Corporation Using cloud-based traffic policies to alleviate issues with cross geographic traffic in autonomous vehicles

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of WO2021228444A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20230227063A1 (en) 2023-07-20
WO2021228444A1 (de) 2021-11-18
CN115515837B (zh) 2026-01-30
DE102020112899A1 (de) 2021-11-18
CN115515837A (zh) 2022-12-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3572293B1 (de) Verfahren zum unterstützen eines führens wenigstens eines kraftfahrzeugs und assistenzsystem
EP3671693B1 (de) Verfahren und fahrerassistenzsystem zum unterstützen eines fahrers eines fahrzeugs beim führen des fahrzeugs
EP3365741B1 (de) Verfahren zur vollautomatischen führung eines fahrzeugsystems und kraftfahrzeug
EP2149132B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur erkennung von verkehrsrelevanten informationen
DE102019002790B4 (de) Verfahren zur Prädiktion einer Verkehrssituation für ein Fahrzeug
DE102019104845A1 (de) Proaktive fahrzeugwartungsplanung basierend auf digitalzwillingssimulationen
DE102013019424A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsystems zur Überwachung eines Fahrers und Kraftfahrzeug
EP4149813A1 (de) Verfahren und system zur vollständig automatischen führung eines kraftfahrzeugs und kraftfahrzeug
DE102022100549A1 (de) Mit einem rang versehene fehlerzustände
WO2021190840A1 (de) Verfahren zur bewertung von streckenabschnitten
DE102021111724B4 (de) Verfahren und Computerprogramm zum Evaluieren eines Softwarestands eines Fahrerassistenzsystems
WO2022251890A1 (de) Verfahren und system zum testen eines fahrerassistenzsystems für ein fahrzeug
DE102017221634B4 (de) Kraftfahrzeug mit einem Fahrzeugführungssystem, Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugführungssystems und Computerprogramm
DE102024120027A1 (de) Verfahren zum situationsspezifischen Dokumentieren einer Verkehrssituation, in der sich ein Kraftfahrzeug befindet, eine Steuereinrichtung, ein Speichermedium, ein Kraftfahrzeug, und eine Servervorrichtung
WO2007017325A2 (de) Verfahren zur kontextbasierten auswahl von informationen sowie vorrichtung zu deren darstellung
EP4588259A1 (de) Verfahren zum infrastrukturgestützten assistieren eines kraftfahrzeugs
DE102014223331B4 (de) Verbesserung eines Fahrhorizontsystems durch Selbstlernen des höchstwahrscheinlichen Fahrpfades
DE102019130318A1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs
DE102022000390B3 (de) Verfahren zum Betrieb eines zumindest teilautomatisiert steuerbaren Fahrzeugs
DE112011105115T5 (de) Navigationsvorrichtung
DE102024104238A1 (de) Ermittlung von Fahrstreifen
EP4629108A1 (de) Ermitteln der domänenzugehörigkeit von bildern anhand vorgegebener attribute
DE102022114913A1 (de) Computerimplementiertes Verfahren zur Verwendung von gespeicherten Spezifikationsanteilen
DE102024104239A1 (de) Zuordnung von regelgebenden Zeichen zu einem Fahrstreifen
DE102023207093A1 (de) Verfahren zum Aktualisieren einer digitalen Straßenkarte

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20221213

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230529

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20240724