WO2015135688A1 - Vorrichtung und verfahren zum betreiben eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2015135688A1
WO2015135688A1 PCT/EP2015/051845 EP2015051845W WO2015135688A1 WO 2015135688 A1 WO2015135688 A1 WO 2015135688A1 EP 2015051845 W EP2015051845 W EP 2015051845W WO 2015135688 A1 WO2015135688 A1 WO 2015135688A1
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lane change
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Erich Sonntag
Marc Arnon
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Robert Bosch Gmbh
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    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0257—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using a radar

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating a vehicle
  • the invention further relates to a computer program.
  • the published patent application DE 100 12 737 A1 shows a device for carrying out a lane change by a motor vehicle.
  • the published patent application DE 10 2006 043 149 A1 shows an integrated lateral and longitudinal guidance assistant for assisting the driver when changing lanes.
  • the object underlying the invention can be seen to provide a method for operating a vehicle.
  • the object underlying the invention can also be seen to provide a method for operating a vehicle.
  • a method of operating a vehicle comprising the steps of:
  • the cells each have two opposite lateral boundaries relative to a longitudinal axis of the vehicle
  • the lateral boundaries being formed by lane markings
  • an apparatus for operating a vehicle comprising:
  • a detection device for detecting an environment of the vehicle
  • a processing device for dividing the detected environment into cells of an occupancy grid
  • the cells each have two opposite lateral boundaries relative to a longitudinal axis of the vehicle
  • the lateral boundaries being formed by lane markings
  • the processing device is designed to determine based on the detected environment an occupancy value of that cell in which the vehicle wants to change by means of a lane change
  • a guide device for guiding the vehicle which is designed to perform the lane change depending on the determined occupancy value.
  • a computer program comprising program code for performing the method of operating a vehicle.
  • the computer program is executed on a computer, in particular on a processing device.
  • the invention therefore particularly includes the idea of forming the lateral boundaries of the cells of the occupancy grid by the lane markings. This means in particular that a distance between the two lateral boundaries of the cell corresponds to a width of the lane. As a result, the entire width of the lane is thus taken into account in the decision as to whether a lane change is to be carried out or not.
  • the width of the lane is this a meaningful size in terms of deciding whether the
  • Lane change should be performed or not.
  • a smaller cell width is not necessary. As a result, for example, compared to smaller cell widths, a computing time and a memory requirement can be reduced.
  • That the lane change is performed depending on the determined occupancy value means, in particular, that the lane change is performed or not performed depending on the determined occupancy value.
  • the determined occupancy value is compared with an occupancy threshold value. Depending on the comparison, the lane change is performed or not. In particular, if the determined occupancy value is smaller than the predetermined occupancy threshold value, the lane change is performed. In particular, when the determined occupancy value is greater than the predetermined lane change, no lane change is performed. If, for example, the determined occupancy value is equal to the occupancy threshold value, it can preferably be provided that either a lane change is carried out or not.
  • An allocation grid in the sense of the present invention comprises several cells. Each cell is assigned in particular an occupancy value, which can be referred to in particular as occupancy.
  • An occupancy value may, for example, include or be a probability value. Such a probability value is a measure of the probability that this cell is occupied by an object, for example another vehicle. This means in particular that at the position corresponding to this cell in the Environment of the vehicle the object is located according to the probability.
  • the occupancy value can in particular also be referred to as an occupancy probability.
  • a cell having a probability value greater than a predetermined probability value for example 1%, preferably 5%, in particular 10%, may be referred to as an occupied cell.
  • a cell with a probability value less than the predetermined probability threshold may be referred to as an unoccupied or unoccupied cell.
  • Occupancy values for at least some further cells of the occupancy grid can also be determined according to one embodiment, preferably for all cells of the occupancy grid, in particular depending on the detected environment. This is analogous to determining the occupancy value of the cell in which the vehicle wants to change by means of a lane change.
  • the detection device comprises one or more environmental sensors.
  • Environment sensors can be formed in particular the same or preferably different.
  • Such environmental sensors may be, for example, an ultrasonic sensor, a radar sensor, a video sensor, a laser sensor or a lidar sensor or a sensor based on Car2X technology.
  • the detection device may comprise a stereo video camera comprising one or more video sensors.
  • the cells each have two opposite longitudinal boundaries relative to the longitudinal axis of the vehicle, wherein a distance between the two longitudinal boundaries of a cell is formed depending on a behavioral parameter that characterizes a driving behavior of the driver.
  • a distance between the two longitudinal boundaries of a cell is formed depending on a behavioral parameter that characterizes a driving behavior of the driver.
  • different driving behavior can be taken into account in an advantageous manner.
  • a cell area becomes larger or smaller depending on the behavioral parameter. In a conservative driving behavior, a distance is greater than a vehicle length. In offensive driving the distance is the same as the vehicle length.
  • a conservative driving behavior differs from an offensive driving behavior in that an aggressively driving driver would still change into gaps on the neighboring lane into which a conservative driver no longer changes gears.
  • a background here is in particular also to what extent the driver accepts that the lane change will adversely affect subsequent traffic on the destination lane (that is, for example, be forced to brake). The larger the cell is (ie in particular the greater the distance between the two longitudinal boundaries of a cell), the more space will also be available to subsequent traffic to respond to the problem
  • Lane change granted The same applies to the additional consideration of the relative velocity in the neighboring cells located in front and behind.
  • a lane change probability is determined for the cell into which the vehicle wants to change by means of the lane change, the lane change probability corresponding to a likelihood of a lane change of another vehicle into the cell, wherein the lane change is performed is performed depending on the lane change likelihood.
  • a cell can be designated free or marked as unoccupied. Nevertheless, a lane change in this cell may not make sense, for example, if another vehicle also wants to change into this cell. In such a situation, a dangerous situation can occur in particular. In particular, an accident risk is increased in such a situation.
  • the occupancy value is determined as a function of a likelihood of existence of a detected object in the cell.
  • an object within the meaning of the present invention may be another vehicle.
  • a relative speed generally refers in particular to a relative speed between the object and the vehicle.
  • an object position designates a position of the object within the cell, that is to say in particular relative to the lateral and / or longitudinal boundaries of the cell.
  • the likelihood of existence indicates the probability with which the object exists in the cell. For although an object may have been detected in the cell. Nevertheless, this can not be a real object. For example, measurement errors or noise can be the cause of this. In particular, if the object has been detected by means of an environment sensor, such a detection is usually occupied with an uncertainty. This is thus taken into account in an advantageous manner about the likelihood of existence.
  • the occupancy value is determined as a function of an object position of an object in the cell relative to the boundaries of the cell.
  • the variance distributions arising from the measurement and tracking process are spanned. These variances correspond to a probability density function.
  • This procedure propagates the uncertainties from the measuring process further to the function and includes them in the decision about a lane change.
  • the boundaries may be, in particular, the longitudinal and / or lateral boundaries.
  • the occupancy value is determined as a function of a relative speed of an object in the cell relative to the boundaries of the cell.
  • the relative speed is weighted as a function of a distance of the object from the vehicle.
  • the relative speed is weighted the higher the closer the object (longitudinally) is to its own vehicle.
  • the detection of the environment comprises a detection of the environment by means of an environment sensor, wherein the occupancy value is determined as a function of a variance of the environment sensor corresponding to the detected environment.
  • this is a variance in the stochastic sense.
  • the guide device can be designed for the at least partially automated, preferably fully automated, guiding of the vehicle, in particular as a function of the determined occupancy value, in particular of the determined occupancy values of the individual cells of the occupancy lattice.
  • the guide device at least partially automated, preferably fully automated leads the vehicle.
  • a driver of the vehicle still has to intervene even in the guidance of the vehicle in addition to the guidance by means of the guidance device.
  • the guide device completely guides the vehicle. The driver no longer has to intervene in the vehicle guidance.
  • FIG. 1 shows a flowchart of a method for operating a vehicle
  • FIG. 2 shows a device for operating a vehicle
  • FIG. 3 shows an allocation grid.
  • FIG. 1 shows a flowchart of a method for operating a vehicle.
  • an environment of the vehicle is detected.
  • a detection device which may have, for example, one or more environmental sensors.
  • the detected environment is subdivided into cells of an occupancy grid, the cells each having two opposite lateral boundaries relative to a longitudinal axis of the vehicle, the lateral boundaries being formed by lane markings.
  • the subdivision can be carried out, for example, by means of a processing device, for example by means of a computer.
  • a step 105 an occupancy value of that cell is determined in which the vehicle wants to change by means of a lane change. Determining the occupancy value is carried out, for example, by means of the processing device, in particular by means of the computer.
  • the lane change is performed depending on the determined movement value. This in particular by means of a guide device.
  • Fig. 2 shows a device 201 for operating a vehicle (not shown).
  • the device 201 comprises a detection device 203 for detecting an environment of the vehicle.
  • the detection device 203 may include, for example, one or more environmental sensors.
  • the device 201 further comprises a processing device 205 for dividing the detected environment into cells of an occupancy grid, the cells each having two opposite lateral boundaries relative to a longitudinal axis of the vehicle, the lateral boundaries being formed by lane markings.
  • the processing device 205 is designed to determine an occupancy value of that cell into which the vehicle wants to change by means of a lane change.
  • the processing device 205 is designed to determine respective occupancy values for further cells of the occupancy grid.
  • the device 201 further comprises a guide device 207 for guiding the vehicle, wherein the guide device 207 is designed to perform the lane change depending on the determined occupancy value or on the determined occupancy values.
  • the guide device is preferably in operative connection with one or more
  • Actuators or actuators of the vehicle are Actuators or actuators of the vehicle.
  • FIG. 3 shows an allocation grid 301.
  • the allocation grid 301 comprises a plurality of cells 303 numbered 1 to 15. It should be noted that the specific number of cells according to FIG. 3 is not restrictive but merely exemplary. In further exemplary embodiments, which are not shown, more or less than 15 cells may be provided for an allocation grid.
  • the vehicle 309 is provided, which has detected its environment.
  • the vehicle 309 comprises a device according to the invention, which is not explicitly shown for the sake of clarity.
  • the vehicle 309 may include the device 201 of FIG. 2.
  • the allocation grid 301 is formed based on the detected environment.
  • a longitudinal axis of the vehicle 309 is marked with an arrow with the reference numeral 321, in which case the direction of travel of the vehicle 309 coincides with the longitudinal axis 321.
  • the lateral boundaries 307 of the cells 303 correspond to lane markings or line markings and thus advantageously determine the individual track widths. This information can for example be taken from a digital map.
  • the lane markings can be detected in particular by means of the detection device, in particular by means of a video sensor.
  • the reference numeral 31 1 indicates the lane on which the vehicle 309 is currently running.
  • the reference numeral 317 indicates the immediately adjacent left lane relative to the lane 31 1.
  • the reference 319 indicates the immediately adjacent left lane relative to the lane 317.
  • the reference 313 indicates the immediately adjacent right lane relative to the lane 31 1.
  • the reference numeral 315 indicates the immediately adjacent right lane relative to the lane 313.
  • Occupancy probabilities or occupancy values are first calculated or determined for the individual cells 303, which can be queried by a lane change function, for example the guidance device, in order to check whether a lane change is possible without danger.
  • the lateral boundaries 307 of the cells are oriented to the lane markings and determine the individual lane widths (this information can preferably be taken from a digital map).
  • the longitudinal boundaries 305 of the cells divide the respective lanes into cells (regions or cells 1-5), next to (regions or cells 6-10) and behind (areas or cells 1 1 - 15) the own vehicle 309 and are based:
  • the occupancy probabilities for the individual cells are calculated by means of suitable mathematical methods at least from the following information:
  • the relative speed is weighted via a characteristic curve into the calculation of the occupancy probability, that is to say concretely: another or further vehicle approaches its own vehicle 305 longitudinally on a neighboring lane 313, 315, 317, 319, the more it comes to one's own vehicle 305, the more relevant it becomes (via the occupancy probability).
  • the relative speed is not included in the calculation of the occupancy probability, since these cells are located directly next to the own vehicle 309. Since these cells are located directly next to the own vehicle, the mere presence of another vehicle is reason enough, no lateral movement no lane change, regardless of how large the relative speed of the vehicle is.
  • a lane change probability is calculated for the individual cells 303 from the transverse velocities and the corresponding variances.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (309), umfassend die folgenden Schritte: Erfassen (101) eines Umfelds des Fahrzeugs (309), Unterteilen (103) des erfassten Umfelds in Zellen (303) eines Belegungsgitters (301), wobei relativ zu einer Längsachse (321) des Fahrzeugs (309) die Zellen (303) jeweils zwei gegenüberliegende laterale Grenzen (307) aufweisen, wobei die lateralen Grenzen (307) durch Fahrspurmarkierungen gebildet werden, basierend auf dem erfassten Umfeld Ermitteln (105) eines Belegungswertes derjenigen Zelle (303), in die das Fahrzeug (309) mittels eines Fahrspurwechsels wechseln will, Durchführen (107) des Fahrspurwechsels abhängig von dem ermittelten Belegungswert. Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrichtung sowie ein entsprechendes Computerprogramm.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines
Fahrzeugs. Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm.
Stand der Technik Die Offenlegungsschrift DE 100 12 737 A1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung eines Fahrspurwechsels durch ein Kraftfahrzeug.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2006 043 149 A1 zeigt einen integrierten Quer- und Längsführungsassistenten zur Unterstützung des Fahrers beim Fahrspur- Wechsel.
Die Offenlegungsschrift EP 1 777 143 A1 zeigt einen Autobahnassistenten zum semiautonomen Fahren für ein Kraftfahrzeug mit einem Spurwechselassistenten. Offenbarung der Erfindung
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitzustellen. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann auch darin gesehen werden, ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs anzugeben.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann des Weiteren darin gesehen werden, ein Computerprogramm anzugeben. Diese Aufgaben werden mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte:
- Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs,
- Unterteilen des erfassten Umfelds in Zellen eines Belegungsgitters,
- wobei relativ zu einer Längsachse des Fahrzeugs die Zellen jeweils zwei gegenüberliegende laterale Grenzen aufweisen,
- wobei die lateralen Grenzen durch Fahrspurmarkierungen gebildet werden,
- basierend auf dem erfassten Umfeld Ermitteln eines Belegungswertes derjenigen Zelle, in die das Fahrzeug mittels eines Fahrspurwechsels wechseln will,
- Durchführen des Fahrspurwechsels abhängig von dem ermittelten Belegungswert.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs bereitgestellt, umfassend:
- eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs,
- eine Verarbeitungseinrichtung zum Unterteilen des erfassten Umfelds in Zellen eines Belegungsgitters,
- wobei relativ zu einer Längsachse des Fahrzeugs die Zellen jeweils zwei gegenüberliegende laterale Grenzen aufweisen,
- wobei die lateralen Grenzen durch Fahrspurmarkierungen gebildet sind,
- wobei die Verarbeitungseinrichtung ausgebildet ist, basierend auf dem erfassten Umfeld einen Belegungswertes derjenigen Zelle zu ermitteln, in die das Fahrzeug mittels eines Fahrspurwechsels wechseln will, und
- eine Führungseinrichtung zum Führen des Fahrzeugs, die ausgebildet ist den Fahrspurwechsel abhängig von dem ermittelten Belegungswert durchzuführen.
Nach noch einem Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Programmcode zur Durchführung des Verfahrens zum Betreiben eines Fahr- zeugs umfasst, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, insbesondere auf einer Verarbeitungseinrichtung, ausgeführt wird.
Die Erfindung umfasst also insbesondere den Gedanken, die lateralen Grenzen der Zellen des Belegungsgitters durch die Fahrspurmarkierungen zu bilden. Das heißt also insbesondere, dass ein Abstand zwischen den beiden lateralen Grenzen der Zelle einer Breite der Fahrspur entspricht. Dadurch wird also in vorteilhafter Weise die gesamte Breite der Fahrspur berücksichtigt bei der Entscheidung, ob ein Fahrspurwechsel durchgeführt werden soll oder nicht. Die Breite der Fahrspur ist hierfür eine sinnvolle Größe hinsichtlich der Entscheidung, ob der
Fahrspurwechsel durchgeführt werden soll oder nicht. Eine kleinere Zellbreite ist nicht notwendig. Dadurch können beispielsweise im Vergleich zu kleineren Zellbreiten eine Rechenzeit und ein Speicherbedarf reduziert werden.
Dass der Fahrspurwechsel abhängig von dem ermittelten Belegungswert durchgeführt wird, bedeutet insbesondere, dass der Fahrspurwechsel durchgeführt oder nicht durchgeführt wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Belegungswert. Insbesondere kann nach einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass der ermittelte Belegungswert mit einem Belegungsschwellwert verglichen wird. Abhängig von dem Vergleich wird der Fahrspurwechsel durchgeführt oder auch nicht. Insbesondere wenn der ermittelte Belegungswert kleiner als der vorbestimmte Belegungsschwellwert ist, wird der Fahrspurwechsel durchgeführt. Insbesondere wenn der ermittelte Belegungswert größer als der vorbestimmte Fahrspurwechsel ist, wird kein Fahrspurwechsel durchgeführt. Wenn beispielsweise der ermittelte Belegungswert gleich dem Belegungsschwellwert ist, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass entweder ein Fahrspurwechsel durchgeführt wird oder nicht.
Ein Belegungsgitter im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere Zel- len. Jeder Zelle ist insbesondere ein Belegungswert zugeordnet, der insbesondere als Belegung bezeichnet werden kann. Ein Belegungswert kann beispielsweise einen Wahrscheinlichkeitswert umfassen oder ein solcher sein. Ein solcher Wahrscheinlichkeitswert ist ein Maß für die Wahrscheinlichkeit dafür, dass diese Zelle durch ein Objekt, beispielsweise ein weiteres Fahrzeug, belegt ist. Das heißt also insbesondere, dass an der dieser Zelle entsprechenden Position im Umfeld des Fahrzeugs sich das Objekt befindet entsprechend der Wahrscheinlichkeit. Der Belegungswert kann insbesondere auch als eine Belegungswahrscheinlichkeit bezeichnet werden.
Eine Zelle, die einen Wahrscheinlichkeitswert aufweist, der größer ist als ein vorbestimmter Wahrscheinlichkeitswert, beispielsweise 1 %, vorzugsweise 5%, insbesondere 10%, kann als belegte Zelle bezeichnet werden. Eine Zelle mit einem Wahrscheinlichkeitswert von kleiner dem vorbestimmten Wahrscheinlichkeitsschwellwert kann als nicht-belegte oder unbelegte Zelle bezeichnet werden.
Es können nach einer Ausführungsform auch Belegungswerte für zumindest einige weitere Zellen des Belegungsgitters ermittelt werden, vorzugsweise für sämtliche Zellen des Belegungsgitters, dies insbesondere in Abhängigkeit vom erfassten Umfeld. Dies insbesondere analog zu dem Ermitteln des Belegungswertes derjenigen Zelle, in die das Fahrzeug mittels eines Fahrspurwechsels wechseln will.
Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtung einen oder mehrere Umfeldsensoren umfasst. Die mehreren
Umfeldsensoren können insbesondere gleich oder vorzugsweise unterschiedlich gebildet sein. Solche Umfeldsensoren können beispielsweise ein Ultraschallsensor, ein Radarsensor, ein Videosensor, Lasersensor oder ein Lidarsensor oder ein Sensor basierend auf Car2X-Technologie sein. Insbesondere kann die Erfassungseinrichtung eine Stereovideokamera umfassend einen oder mehrere Vi- deosensoren umfassen.
Das heißt also insbesondere, dass das Umfeld des Fahrzeugs mittels der vorstehend genannten Umfeldsensoren sensorisch erfasst werden kann. Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass relativ zu der Längsachse des Fahrzeugs die Zellen jeweils zwei gegenüberliegende longitudinale Grenzen aufweisen, wobei ein Abstand zwischen den zwei longitudinalen Grenzen einer Zelle abhängig von einem Verhaltensparameter gebildet wird, der ein Fahrverhalten des Fahrers charakterisiert. Dadurch können in vorteilhafter Weise unterschiedliche Fahrverhalten berücksichtigt werden. Eine Zellfläche wird also größer oder kleiner abhängig von dem Verhaltensparameter. Bei einem konservativen Fahrverhalten ist ein Abstand größer als eine Fahrzeuglänge. Bei einem offensiven Fahrverhalten ist der Ab- stand gleich der Fahrzeuglänge.
Ein konservatives Fahrverhalten unterscheidet sich vor allem insbesondere dadurch von einem offensivem Fahrverhalten, dass ein offensiv fahrender Fahrer noch in Lücken auf der Nachbarspur wechseln würde, in die ein konservativ fah- render Fahrer schon nicht mehr wechselt. Ein Hintergrund ist hier insbesondere auch, in wieweit der Fahrer in Kauf nimmt, dass durch den Spurwechsel nachfolgender Verkehr auf der Zielspur negativ beeinträchtigt wird (das heißt zum Beispiel zum Bremsen gezwungen wird). Je größer die Zelle ist (also insbesondere je größer der Abstand zwischen den zwei longitudinalen Grenzen einer Zelle ist), desto mehr Raum wird auch dem nachfolgenden Verkehr zur Reaktion auf den
Spurwechsel eingeräumt. Gleiches gilt für die zusätzliche Berücksichtigung der Relativgeschwindigkeit in den davor und dahinter liegenden Nachbarzellen.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine Spurwech- selwahrscheinlichkeit für diejenige Zelle ermittelt wird, in die das Fahrzeug mittels des Fahrspurwechsels wechseln will, wobei die Spurwechselwahrscheinlichkeit einer Wahrscheinlichkeit für einen Fahrspurwechsel eines weiteren Fahrzeugs in die Zelle entspricht, wobei das Durchführen des Fahrspurwechseins abhängig von der Spurwechselwahrscheinlichkeit durchgeführt wird.
Eine Zelle kann als frei bezeichnet sein oder als nicht belegt gekennzeichnet sein. Dennoch kann ein Fahrspurwechsel in diese Zelle nicht sinnvoll sein, wenn beispielsweise ein weiteres Fahrzeug ebenfalls in diese Zelle wechseln will. In einer solchen Situation kann es insbesondere zu einer gefährlichen Situation kommen. Insbesondere ist in einer solchen Situation ein Unfallrisiko erhöht.
Durch das Ermitteln der Spurwechselwahrscheinlichkeit und das entsprechend abhängige Durchführen des Fahrspurwechsels können in vorteilhafter Weise solche kritischen Situationen vermieden werden. Denn es wird hier in vorteilhafter Weise berücksichtigt, wie wahrscheinlich es ist, dass in genau diese Zelle, in die das Fahrzeug wechseln will, noch ein weiteres Fahrzeug ebenfalls wechseln will. ln einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Belegungswert abhängig von einer Existenzwahrscheinlichkeit eines erfassten Objekts in der Zelle ermittelt wird.
Allgemein kann es sich bei einem Objekt im Sinne der vorliegenden Erfindung um ein weiteres Fahrzeug handeln. Eine Relativgeschwindigkeit bezeichnet allgemein insbesondere eine Relativgeschwindigkeit zwischen dem Objekt und dem Fahrzeug. Eine Objektposition bezeichnet insbesondere eine Position des Objekts innerhalb der Zelle, also insbesondere relativ zu den lateralen und/oder longitudinalen Grenzen der Zelle.
Die Existenzwahrscheinlichkeit gibt insbesondere an, mit welcher Wahrscheinlichkeit das Objekt in der Zelle existiert. Denn zwar mag ein Objekt in der Zelle erfasst worden sein. Dennoch kann es sich hierbei um kein reales Objekt handeln. Beispielsweise können Messfehler oder ein Rauschen die Ursache hierfür sein. Insbesondere wenn das Objekt mittels eines Umfeldsensors erfasst wurde, ist eine solche Erfassung in der Regel mit einer Unsicherheit belegt. Dies wird also in vorteilhafter Weise über die Existenzwahrscheinlichkeit berücksichtigt.
Nach einer anderen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Belegungswert abhängig von einer Objektposition eines Objekts in der Zelle relativ zu den Grenzen der Zelle ermittelt wird. Rund um die Objektposition werden die Varianzverteilungen aufgespannt, die sich aus dem Mess- und Trackingprozess ergeben. Diese Varianzen entsprechen einer Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion. Durch Integration dieser Wahrscheinlichkeitsdichtefunktionen innerhalb der Grenzen der Zellen ergibt sich - in Verbindung mit weiteren Werten, wie beispielsweise, der Existenzwahrscheinlichkeit - die Wahrscheinlichkeit, dass sich innerhalb der entsprechenden Zelle tatsächlich ein Objekt befindet. Durch diese Vorgehensweise werden die Unsicherheiten aus dem Messprozess weiter bis zur Funktion propagiert und mit in die Entscheidung über einen Spurwechsel einbezogen. Bei den Grenzen kann es sich insbesondere um die longitudinalen und/oder die lateralen Grenzen handeln.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Belegungswert abhängig von einer Relativgeschwindigkeit eines Objekts in der Zelle relativ zu den Grenzen der Zelle ermittelt wird.
Das heißt also insbesondere, dass je höher die Relativgeschwindigkeit ist, desto relevanter ist sie für die Ermittlung des Belegungswerts. Insofern wird der Belegungswert entsprechend höher ausfallen. Umgekehrt gilt, je kleiner die Relativgeschwindigkeit ist, desto irrelevanter ist sie für das Ermitteln und desto kleiner wird entsprechend der Belegungswert ausfallen.
Nach noch einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Relativgeschwindigkeit abhängig von einem Abstand des Objekts zum Fahrzeug gewichtet wird. Die Relativgeschwindigkeit wird insbesondere umso höher gewichtet, je näher sich das Objekt (longitudinal) am eigenen Fahrzeug befindet.
In noch einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Erfassen des Umfelds ein Erfassen des Umfelds mittels eines Umfeldsensors umfasst, wobei der Belegungswert abhängig von einer Varianz von dem erfassten Umfeld entsprechenden Messwerten des Umfeldsensors ermittelt wird. Es handelt sich hier insbesondere um eine Varianz im stochastischen Sinne.
Nach einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Führungseinrichtung zum zumindest teilautomatisierten, vorzugsweise vollautomatisierten, Führen des Fahrzeugs ausgebildet ist, dies insbesondere in Abhängigkeit von dem ermittelten Belegungswert, insbesondere von den ermittelten Belegungswerten der einzelnen Zellen des Belegungsgitters. Das heißt also insbesondere, dass die Führungseinrichtung das Fahrzeug zumindest teilautomatisiert, vorzugsweise vollautomatisiert, führt. Bei einem teilautomatisierten Führen muss ein Fahrer des Fahrzeugs noch selbst in die Führung des Fahrzeugs zusätzlich zu der Führung mittels der Führungseinrichtung eingreifen. Bei einer vollautomatisierten Führung führt die Führungseinrichtung das Fahrzeug vollständig. Der Fahrer muss hier keinen Eingriff mehr in die Fahrzeugführung durchführen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei zeigen
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs, Fig. 2 eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs und Fig. 3 ein Belegungsgitter.
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs.
Gemäß einem Schritt 101 wird ein Umfeld des Fahrzeugs erfasst. Dies insbesondere mittels einer Erfassungseinrichtung, die beispielsweise einen oder mehrere Umfeldsensoren aufweisen kann. Gemäß einem Schritt 103 wird das erfass- te Umfeld in Zellen eines Belegungsgitters unterteilt, wobei relativ zu einer Längsachse des Fahrzeugs die Zellen jeweils zwei gegenüberliegende laterale Grenzen aufweisen, wobei die lateralen Grenzen durch Fahrspurmarkierungen gebildet werden. Das Unterteilen kann beispielsweise mittels einer Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise mittels eines Computers, durchgeführt werden.
In einem Schritt 105 wird ein Belegungswert derjenigen Zelle ermittelt, in die das Fahrzeug mittels eines Fahrspurwechsels wechseln will. Das Ermitteln des Belegungswertes wird beispielsweise mittels der Verarbeitungseinrichtung, insbesondere mittels des Computers, durchgeführt. In einem Schritt 107 wird der Fahrspurwechsel abhängig von dem ermittelten Bewegungswert durchgeführt. Dies insbesondere mittels einer Führungseinrichtung.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 201 zum Betreiben eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). Die Vorrichtung 201 umfasst eine Erfassungseinrichtung 203 zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs. Die Erfassungseinrichtung 203 kann beispielsweise einen oder mehrere Umfeldsensoren umfassen. Die Vorrichtung 201 umfasst ferner eine Verarbeitungseinrichtung 205 zum Unterteilen des erfassten Umfelds in Zellen eines Belegungsgitters, wobei relativ zu einer Längsachse des Fahrzeugs die Zellen jeweils zwei gegenüberliegende laterale Grenzen aufweisen, wobei die lateralen Grenzen durch Fahrspurmarkierungen gebildet sind.
Die Verarbeitungseinrichtung 205 ist ausgebildet, einen Belegungswert derjenigen Zelle zu ermitteln, in die das Fahrzeug mittels eines Fahrspurwechsels wechseln will. Insbesondere ist die Verarbeitungseinrichtung 205 ausgebildet, jeweilige Belegungswerte für weitere Zellen des Belegungsgitters zu ermitteln.
Die Vorrichtung 201 umfasst ferner eine Führungseinrichtung 207 zum Führen des Fahrzeugs, wobei die Führungseinrichtung 207 ausgebildet ist, den Fahrspurwechsel abhängig von dem ermittelten Belegungswert oder von den ermittelten Belegungswerten durchzuführen. Zum Führen des Fahrzeugs ist die Füh- rungseinrichtung vorzugsweise in Wirkverbindung mit einem oder mehreren
Aktoren oder Stellern des Fahrzeugs.
Fig. 3 zeigt ein Belegungsgitter 301 . Das Belegungsgitter 301 umfasst mehrere Zellen 303, die durchnummeriert sind von 1 bis 15. Es wird angemerkt, dass die konkrete Anzahl an Zellen gemäß Fig. 3 nicht einschränkend ist, sondern lediglich beispielhaft. In weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispielen können mehr oder weniger als 15 Zellen für ein Belegungsgitter vorgesehen sein.
In der Zelle "8" ist das Fahrzeug 309 vorgesehen, welches sein Umfeld erfasst hat. Das Fahrzeug 309 umfasst hierfür eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die der Übersicht halber nicht explizit gezeigt ist. Beispielsweise kann das Fahrzeug 309 die Vorrichtung 201 gemäß Fig. 2 umfassen. Das Belegungsgitter 301 ist basierend auf dem erfassten Umfeld gebildet. Eine Längsachse des Fahrzeugs 309 ist mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 321 gekennzeichnet, wobei hier die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 309 mit der Längsachse 321 zusammenfällt.
Longitudinale Grenzen bezogen auf die Längsachse 321 des Fahrzeugs 309 der Zellen 303 sind mit dem Bezugszeichen 305 gekennzeichnet. Laterale Grenzen der einzelnen Zellen 303 relativ zu der Längsachse 321 des Fahrzeugs 309 sind mit dem Bezugszeichen 307 gekennzeichnet.
Die lateralen Grenzen 307 der Zellen 303 entsprechen Fahrspurmarkierungen oder Linienmarkierungen und legen somit in vorteilhafter Weise die einzelnen Spurbreiten fest. Diese Informationen können beispielsweise aus einer digitalen Karte entnommen werden. Die Fahrspurmarkierungen können insbesondere mittels der Erfassungseinrichtung erfasst werden, insbesondere mittels eines Videosensors.
Das Bezugszeichen 31 1 kennzeichnet die Fahrspur, auf welcher das Fahrzeug 309 momentan fährt. Das Bezugszeichen 317 kennzeichnet die unmittelbar benachbarte linke Fahrspur relativ zu der Fahrspur 31 1. Das Bezugszeichen 319 kennzeichnet die unmittelbar benachbarte linke Fahrspur relativ zu der Fahrspur 317. Das Bezugszeichen 313 kennzeichnet die unmittelbar benachbarte rechte Fahrspur relativ zu der Fahrspur 31 1. Das Bezugszeichen 315 kennzeichnet die unmittelbar benachbarte rechte Fahrspur relativ zu der Fahrspur 313.
Für die einzelnen Zellen 303 werden zunächst Belegungswahrscheinlichkeiten oder Belegungswerte berechnet oder ermittelt, die durch eine Fahrspurwechselfunktion, zum Beispiel die Führungseinrichtung, abgefragt werden können, um zu prüfen, ob ein Fahrspurwechsel gefahrlos möglich ist.
Die lateralen Grenzen 307 der Zellen orientieren sich an den Fahrspurmarkie- rungen und legen die einzelnen Fahrspurbreiten fest (diese Informationen können vorzugsweise aus einer digitalen Karte entnommen werden).
Die longitudinalen Grenzen 305 der Zellen teilen die jeweiligen Fahrspuren in Zellen vor (Bereiche oder Zellen 1 - 5), neben (Bereiche oder Zellen 6 - 10) und hinter (Bereiche oder Zellen 1 1 - 15) dem eigenen Fahrzeug 309 auf und orientieren sich:
Zum einen daran, wie konservativ oder offensiv der Fahrspurwechsel durchgeführt werden soll (konservativ: Bereiche 6-10 möglichst groß, offensiv: Bereiche 6-10 entsprechen der Länge des eigenen Fahrzeugs 309)
Zum anderen an den Freiraum-Erfordernissen der Quertrajektorie für den Fahrspurwechsel.
Die Belegungswahrscheinlichkeiten für die einzelnen Zellen werden durch geeignete mathematische Methoden mindestens aus folgenden Informationen berechnet:
Für die Zellen 1 - 5 und 1 1 - 15 aus der Existenzwahrscheinlichkeit sowie der Objektposition eines erfassten Objektes (zum Beispiel ein weiteres Fahrzeug) in diesen Zellen relativ zu den lateralen und longitudinalen Zellengrenzen sowie aus den longitudinalen Relativgeschwindigkeiten bezogen auf einer Objektgeschwindigkeit und einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs 309 sowie aus den entsprechenden Varianzen der Messwerte aus den Umfeldsensoren. In diesen Zellen 1 - 5 und 1 1 - 15 geht die Relativgeschwindigkeit über eine Kennlinie gewichtet in die Berechnung der Belegungswahrscheinlichkeit ein, das heißt konkret: nähert sich ein anderes oder weiteres Fahrzeug dem eigenen Fahrzeug 305 longitudinal auf einer Nachbarspur 313, 315, 317, 319 an, so wird es um so relevanter (über die Belegungswahrscheinlichkeit), je näher es dem eigenen Fahrzeug 305 kommt.
Für die Zellen 6-10 aus der Existenzwahrscheinlichkeit sowie der Objektposition eines erfassten Objektes (zum Beispiel ein weiteres Fahrzeugs) relativ zu den lateralen und longitudinalen Zellengrenzen sowie aus den entsprechenden Varianzen der Messwerte aus den Umfeldsensoren. In diesen Zellen 6-10 geht die Relativgeschwindigkeit nicht in die Berechnung der Belegungswahrscheinlichkeit mit ein, da sich diese Zellen direkt neben dem eigenen Fahrzeug 309 befinden. Da sich diese Zellen direkt neben dem eigenen Fahrzeug befinden, ist die bloße Anwesenheit eines anderen Fahrzeugs Grund genug, keine Lateralbewegung ei- nes Spurwechsels durchzuführen, unabhängig davon, wie groß die Relativgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist.
Zusätzlich wird für die einzelnen Zellen 303 aus den Quergeschwindigkeiten so- wie der entsprechenden Varianzen eine Fahrspurwechselwahrscheinlichkeit berechnet. Durch die Berücksichtigung der Fahrspurwechselwahrscheinlichkeiten innerhalb der Fahrspurwechselfunktion können kritische Situationen vermieden werden, die entstehen, wenn zwei Fahrzeuge aus unterschiedlichen Richtungen lateral auf dieselbe Fahrspur wechseln wollen.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (309), umfassend die folgenden Schritte:
- Erfassen (101 ) eines Umfelds des Fahrzeugs (309),
- Unterteilen (103) des erfassten Umfelds in Zellen (303) eines Belegungsgitters (301 ),
- wobei relativ zu einer Längsachse (321 ) des Fahrzeugs (309) die Zellen (303) jeweils zwei gegenüberliegende laterale Grenzen (307) aufweisen,
- wobei die lateralen Grenzen (307) durch Fahrspurmarkierungen gebildet werden,
- basierend auf dem erfassten Umfeld Ermitteln (105) eines Belegungswertes derjenigen Zelle (303), in die das Fahrzeug (309) mittels eines Fahrspurwechsels wechseln will,
- Durchführen (107) des Fahrspurwechsels abhängig von dem ermittelten Belegungswert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei relativ zu der Längsachse (321 ) des Fahrzeugs (309) die Zellen (303) jeweils zwei gegenüberliegende longitudinale Grenzen (305) aufweisen, wobei ein Abstand zwischen den zwei longitudina- len Grenzen (305) einer Zelle (303) abhängig von einem Verhaltensparameter gebildet wird, der ein Fahrverhalten des Fahrers charakterisiert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Spurwechselwahrscheinlichkeit für diejenige Zelle (303) ermittelt wird, in die das Fahrzeug mittels des Fahrspurwechsels wechseln will, wobei die Spurwechselwahrscheinlichkeit einer Wahrscheinlichkeit für einen Fahrspurwechsel eines weiteren Fahrzeugs (309) in die Zelle (303) entspricht, wobei das Durchführen des Fahr- spurwechselns abhängig von der Spurwechselwahrscheinlichkeit durchgeführt wird. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Belegungswert abhängig von einer Existenzwahrscheinlichkeit eines erfassten Objekts in der Zelle (303) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Belegungswert abhängig von einer Objektposition eines Objekts in der Zelle (303) relativ zu den Grenzen der Zelle (303) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Belegungswert abhängig von einer Relativgeschwindigkeit eines Objekts in der Zelle (303) relativ zu den Grenzen der Zelle (303) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Relativgeschwindigkeit abhängig von einem Abstand des Objekts zum Fahrzeug (309) gewichtet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Erfassen des Umfelds ein Erfassen des Umfelds mittels eines Umfeldsensors umfasst, wobei der Belegungswert abhängig von einer Varianz von dem erfassten Umfeld entsprechenden Messwerten des Umfeldsensors ermittelt wird.
Vorrichtung (201 ) zum Betreiben eines Fahrzeugs (309), umfassend:
- eine Erfassungseinrichtung (203) zum Erfassen eines Umfelds des Fahrzeugs (309),
- eine Verarbeitungseinrichtung (205) zum Unterteilen des erfassten Umfelds in Zellen (303) eines Belegungsgitters (301 ),
- wobei relativ zu einer Längsachse des Fahrzeugs (309) die Zellen (303) jeweils zwei gegenüberliegende laterale Grenzen (307) aufweisen,
- wobei die lateralen Grenzen (307) durch Fahrspurmarkierungen gebildet sind,
- wobei die Verarbeitungseinrichtung (205) ausgebildet ist, basierend auf dem erfassten Umfeld einen Belegungswertes derjenigen Zelle (303) zu ermitteln, in die das Fahrzeug (309) mittels eines Fahrspurwechsels wechseln will, und - eine Führungseinrichtung (207) zum Führen des Fahrzeugs (309), die ausgebildet ist den Fahrspurwechsel abhängig von dem ermittelten Belegungswert durchzuführen. 10. Computerprogramm, umfassend Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird.
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