JP2020523603A - 自動化された車両のためのセンサ装置 - Google Patents

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Abstract

自動化された車両（２００）のためのセンサ装置（１００）は、少なくとも１つのデータインタフェース（１０）；および評価装置（２０）を備え、データインタフェース（１０）を介して、経路データ（Ｄ）が評価装置（２０）に供給可能であり、センサ装置の環境検出特性が経路データ（Ｄ）によって制御可能である。

Description

本発明は、自動化された車両のためのセンサ装置に関する。さらに本発明は、自動化された車両のためのセンサ装置を作動する方法に関する。さらに本発明は、コンピュータプログラム製品に関する。
例えばＬＩＤＡＲ、ビデオ、ＲＡＤＡＲなどの運転車支援システムのための公知の環境センサは、限られた開口角度を有する。この開口角度を任意に拡大することは、（ＬＩＤＡＲでは目の安全性、ビデオでは解像度の低下などに関する要件により）しばしば不可能であるか、または追加のコストに結びつく。
今日のセンサは、（例えば、ＲＡＤＡＲでは電波「ビーム形成」、ＬＩＤＡＲでは走査のバリエーション、ビデオでは部分領域の選択などによって）制限された範囲で視野を制御する可能性を提供する。
本発明の課題は、改善された動作特性を有する自動車両用のセンサ装置を提供することである。
第一の態様によれば、この課題は、自動化された車両のためのセンサ装置であって、
少なくとも１つのデータインタフェースと、
評価装置とを備え、
データインタフェースを介して経路データが評価装置に供給可能であり、
経路データによってセンサ装置の環境検出特性が制御可能である、
センサ装置によって解決される。
このようにして、具体的な経路に応じて異なる環境検出特性が実現されるので、センサ装置の技術的限界をより良く活用することができる。このようにして、関連する検出領域において検出性能を向上させることができ、この場合、有利にはより少ない電磁エネルギーが環境に放射される。
第二の態様によれば、上記課題は、自動化された車両のためのセンサ装置を作動するための方法であって、
少なくとも１つのデータインタフェースを介して経路データを供給する供給ステップと、
評価装置を用いて経路データを評価する評価ステップと、
評価された経路データに応じて制御装置によってセンサ装置の環境検出特性を制御する制御ステップと、
を含む方法によって解決される。
センサ装置の有利なさらなる構成が引用形式請求項の対象である。
センサ装置の有利な構成では、経路データが軌道データとして構成されている。軌道データによって、所定数の将来の車両位置が決定され、このようなデータは自動化された車両に既に存在している。このようにして、有利にはセンサ装置のためには、軌道データを供給し、処理するためのわずかな追加の費用しか必要とされない。
センサ装置のさらなる有利な構成では、データインタフェースを介して、自動化された車両の運転者によって実行される少なくとも１つの運転操作が考慮可能であることを特徴とする。これは、例えば、操舵角、方向指示器操作、ブレーキ操作などに関する特定のデータを送信することによって行われる。その結果、センサ装置の動作モードが支援され、さらに良好に経路に適合される。
センサ装置のさらなる有利な構成は、センサ装置が、ＬＩＤＡＲセンサ、ビデオセンサ、ＲＡＤＡＲセンサ、または超音波センサであることを特徴とする。したがって、多数の異なる技術をセンサ装置に使用することができる。
センサ装置のさらなる有利な構成では、センサ装置が、自動化された車両のフロントセンサシステムとして、および／またはサイドセンサシステムとして、および／またはリアセンサシステムとして使用可能である。このようにして、センサ装置の最適化された環境検出特性を自動化された車両に使用することができる。センサ装置の多様に構成する可能性があることは、例えば、非常に狭い曲率半径で車両を操舵する場合に有用である。
センサ装置のさらなる有利な構成では、環境検出特性が車両の約５秒〜約１０秒の前進段階を含む。このようにして、センサ装置の環境検出特性は、管理可能で十分な空間領域に適合するだけでよい。
次に本発明のさらなる特徴および利点を複数の図面に基づいて、より詳細に説明する。説明または図示された全ての特徴は、単独でまたは任意の組み合わせで、特許請求の範囲におけるそれらの要約またはそれらの従属関係にかかわらず、ならびに説明または図面におけるこれらの定式化または表現にかかわらず、本発明の主題を形成する。図面は、主として、本発明に不可欠な原理を例示することを意図している。
開示された方法の特徴は、開示された対応する装置の特徴から同様に生じ、その逆も同様である。これは、特に、方法に関連する特徴、技術的利点、および構成が、装置の対応する構成、特徴、および利点から同様にもたらされ、その逆もいえることを意味する。
提案されたセンサ装置の動作を示す原理図である。 提案されたセンサ装置の動作を示すさらなる原理図である。 提案されたセンサ装置の原理を示すブロック図である。 提案されたセンサ装置の原理を示すブロック図である。
以下では、自動化された車両という用語は、部分的に自動化された自動車、自律的な自動車、および部分的に自律的な自動車と同義的な意味で使用される。
本発明の核心となる思想は、特に、それぞれの時点において、現在行われている車両の運転操作に関連する領域のみが検出されるように、自動化された車両の環境センサシステムの環境検出特性を設定することである。この場合、運転操作が完全に計画され、例えば、軌道データとして車両のアクチュエータシステムに送信されるので、自動運転機能が、車両が近い将来どこに行くかを「正確に知っている」ことを利用している。
既に知られている経路データを読み取るためのインターフェースを環境センサに設けることが提案されている。センサ内の適切な計算規則によって、センサの環境検出特性（例えば、視界、開口角度など）が経路データに対して最適化されるように設定される。
経路データおよびセンサ内部の計算規則のためのこのデータインタフェースの１つの利点は、軌道がセンサのユーザのために容易に計算可能であり、使用されるセンサに依存しないことである。有利には、経路データを軌道として設定する場合に、センサ固有の知識は不要である。この理由から、データインタフェースは、第三者が容易に使用することもでき、例えば、製造業者は、固有の運転者支援機能のために軌道を生成し、センサに供給することができる。
多くの運転者支援および自動運転機能により、軌道はいずれにせよ既に計画され、決定されている。実際に車両制御部にも出力されたいずれか１つのこのような軌道がセンサによって受信された場合には、車両が次の見通しのつく時間に通過することになるセンサの検出範囲がカバーされていることがそれぞれの時点で保証されている。
軌道の代替として、センサ装置は、簡略化された実施形態では、道路、すなわち、車両が近い将来に通過することになる領域の幾何学的な描写を、車両がいつこの領域の所定の点に到達するかに関する時間的情報なしに、設定することもできる。正確な時間および速度プロファイルを有する軌道とは異なり、センサ装置の開口角度をこのように制御することができるが、視界は制限されている。
図１は、自動化された車両２００のために提案されたセンサ装置１００の動作の概略的な例示的シナリオを４つの図で示す。
カーブを通過している自動化された車両２００を図１ａおよび図１ｂに見ることができる。図１ａのカーブは、図１ｂのカーブよりもわずかに小さい曲率を有する。センサ装置の視野ＦＯＶは、車両２００の現在の走行位置に加えて、将来の約４つの走行位置を含むことが示されており、これは約５〜１０分の自動化された車両２００のおよその走行時間に相当する。このようにして、センサ装置１００の特性および照明動作が、車両２００の将来の走行経路に適合されているよう支援される。
送信エネルギーが制限されたセンサ装置の一例が図１ａ〜図１ｄに示されている。運転操作に応じて、センサ装置の視野は狭く、遠く（図１ｃ、１ｄ参照：例えば、高速で直進走行する場合）か、または広く、短く（図１ａ、１ｂ参照：例えば一般的に低速でコーナリングする場合）。走行方向に応じて、センサ装置の視野を左または右に旋回させることができる。
暗く示された車両２００は、現在の車両位置におり、明るくマークされた４つの車両は、現在の車両位置に対して、車両２００が例えば１、２、３および４秒で到達することになる計画された軌道に沿った車両２００の計画された、または将来の車両位置を表す。視野ＦＯＶは、自動化された車両２００のフロントセンサシステムのセンサ視野を表す。
図１ｃおよび図１ｄは、自動化された車両２００が、３車線で中央車線から右車線に変更し、次いで、例えば高速道路のこの車線上で高速でさらに継続して走行することを示している。このことに基づいて、センサ装置の視野ＦＯＶは、車両２００の現在の位置に加えて約４つの将来の位置に適合されている。
このようにして、例えば、高速道路を高速で直進走行する場合には、約３００ｍ〜約４００ｍのセンサ装置の大きい検出範囲（「視界」）が可能となる。これに対してより低い速度ではセンサ装置の照明距離を低減し、照明幅を増加する。このようにして、センサ装置の電気的な制御出力を低減することによって、車両の周辺にいる人を保護するための目の安全面も考慮に入れることができる。
その結果、このようにして最適化された消費電力においてセンサ装置の最適化された動作特性を実現することができる。
図２は、走行している車両２００（図示しない）のビデオ画像に基づいて、車両２００のセンサ装置１００に送信される経路データＤを示している。これらの経路データＤは、好ましくは、軌道データとして構成されており、図２では広幅な走行跡として示されている。この軌道に沿って、直接の周辺では、より高い優先度によって定置の物体を検出することができる。例えば、画像の右側のさらに離れた定置の物体は、車両２００がそこに移動するわけではないので、あまり重要ではない。したがって、センサ装置１００は、主に経路の周辺の物体もしくは車両に集中することができる。このようにして、特に車両２０２が検出され、前方を走行する車両２０３および右側を追い越される車両２０１を考慮する必要はない。これにより、センサ装置１００の検出特性が実際の車線に対して最適化される。
このようにして、センサ装置１００の計算時間を有利に短縮するか、または利用可能な計算時間／計算能力を車線に関連する領域により集中させることができる。このようにして、センサ装置１００の効率的な動作が有利に支援される。
センサ装置のさらなる構成では、例えば操舵角、ブレーキ操作、方向指示器の操作などの形式で、運転者の具体的な要求を作動特性に取り込むこともできる。
有利には、提案されたセンサ装置１００は、車両２００の後部領域（図示しない）に配置することもでき、これにより車両の後退運転操作も最適に構成さされている。
図３は、提案されたセンサ装置１００の実施形態のブロック図を示す。例えば、好ましくはバス（例えばＣＡＮバス、イーサネット（登録商標）など）の形式のソフトウェアインタフェースとして構成されているデータインタフェース１０を見ることができる。経路データＤは、データインタフェース１０を介してセンサ装置１００の評価装置２０に伝送することができる。経路データＤは、計画システムによって自動化された車両２００に供給され、一般に、操舵および／またはエンジン制御および／またはブレーキ目的で使用される。
評価装置２０は経路データＤに基づいて車両２００の将来の位置を決定し、その結果に基づいて制御装置３０に指示を送信し、制御装置３０によって経路データＤに応じてセンサ装置１００の作動特性が設定される。
例えば、それ自体公知の方法でセンサ装置の機械的な調整を行うか、および／または適切な電気信号によってセンサ装置を起動することによって、作動特性の変更を行うことができる。
有利には、このようにして、自動化された車両のために公知のセンサよりも状況に応じて高い開口角度を実現することができる。例えば、典型的には高速道路に現れるあらゆる半径を有するカーブを走行できるようにするためには、フロントセンサシステムは、約±６０°をカバーする必要がある。
しかしながら、提案されたセンサ装置では、有利には、全ての領域を一度に検出する必要はない。車両が実際に移動している領域が、原則として特に重要である。例えば、左折時には約−６０°〜約０°の角度範囲のみが該当し、直進時には約−３０°〜＋３０°の角度範囲のみ、さらに右折時には約０°〜約６０°のみをカバーできればよい。したがって、実際にカバーされる領域は、いずれの時点においても約６０°を超えることはない。
このようにして、センサ装置１００の作動特性を経路データに適合させることができ、これにより有利にはセンサ装置の作動特性が最適化されている。
有利には、提案されたセンサデバイス１００は、特定の技術に結び付けられておらず、例えば、センサデバイス１００は、ＬＩＤＡＲセンサ、ビデオセンサ、ＲＡＤＡＲセンサ、超音波センサなどとして構成してもよい。
図示しないセンサ装置の実施形態では、センサ装置１００が「分配して」構成されていてもよい。例えば、評価装置および／または制御装置を別個の制御器に配置することもでき、この場合、制御信号がさらなるインターフェースを介して１つのセンサまたは複数のセンサに送信される。これにより、「劣った」センサによる中央の処理をサポートする。
図４は、本発明による方法の実施形態の原理を示すフロー図を示す。
ステップ３００では、経路データＤが少なくとも１つのデータインタフェース１０を介して供給される。
ステップ３１０では、経路データＤが評価装置２０によって評価される。
ステップ３２０では、評価された経路データＤの関数としてのセンサ装置１００の環境検出特性が制御装置３０によって制御される。
有利には、提案された方法は、センサ装置で実行されるソフトウェアプログラムによって実施することができ、これによりこの方法の単純な適応性が支援されている。
当業者は、本発明の本質から逸脱することなしに本発明の特徴を適切に変更および／または組み合わせるであろう。

Claims (8)

  1. 自動化された車両（２００）のためのセンサ装置（１００）であって、
    少なくとも１つのデータインタフェース（１０）と、
    評価装置（２０）とを備え、
    データインタフェース（１０）を介して経路データ（Ｄ）が評価装置（２０）に供給可能であり、
    経路データ（Ｄ）によってセンサ装置の環境検出特性が制御可能である、
    センサ装置（１００）。
  2. 請求項１に記載のセンサ装置（１００）において、
    前記経路データ（Ｄ）が軌道データとして構成されている、
    センサ装置（１００）。
  3. 請求項１または２に記載のセンサ装置（１００）において、
    前記データインタフェース（１０）を介して、自動化された前記車両（２００）の運転者によって実行される少なくとも１つの運転操作が考慮可能である、
    センサ装置（１００）。
  4. 請求項１〜３までのいずれか一項に記載のセンサ装置（１００）において、
    該センサ装置（１００）が、ＬＩＤＡＲセンサ、ビデオセンサ、ＲＡＤＡＲセンサ、または超音波センサである、
    センサ装置（１００）。
  5. 請求項１〜４までのいずれか一項に記載のセンサ装置（１００）において、
    該センサ装置が、自動化された前記車両（２００）のフロントセンサシステムとして、および／またはサイドセンサシステムとして、および／またはリアセンサシステムとして使用可能である、
    センサ装置（１００）。
  6. 請求項１〜５までのいずれか一項に記載のセンサ装置（１００）において、
    環境検出特性が前記車両（２００）の約５秒〜約１０秒の前進段階を含む、
    センサ装置（１００）。
  7. 自動化された車両（２００）のためのセンサ装置（１００）を作動する方法であって、
    少なくとも１つのデータインタフェース（１０）を介して経路データ（Ｄ）を供給する供給ステップと、
    評価装置（２０）を用いて経路データを評価する評価ステップと、
    評価された経路データに応じて制御装置（３０）を用いてセンサ装置（１００）の環境検出特性を制御する制御ステップと、
    を含む方法。
  8. コンピュータプログラムであって、電子式の評価装置（２０）で動作するか、またはコンピュータ可読のデータ担体に記憶されている場合に請求項７に記載の方法を実施するためのプログラムコードを備えるコンピュータプログラム。
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