WO2019011537A1 - Verfahren und vorrichtung zum berechnen einer bewegungsbahn eines fahrzeuges - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum berechnen einer bewegungsbahn eines fahrzeuges Download PDF

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WO2019011537A1
WO2019011537A1 PCT/EP2018/064862 EP2018064862W WO2019011537A1 WO 2019011537 A1 WO2019011537 A1 WO 2019011537A1 EP 2018064862 W EP2018064862 W EP 2018064862W WO 2019011537 A1 WO2019011537 A1 WO 2019011537A1
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WO
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curve
vehicle
trajectory
elements
radius
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PCT/EP2018/064862
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English (en)
French (fr)
Inventor
Holger Andreas Banzhaf
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • 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
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
    • 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
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/06—Automatic manoeuvring for parking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/027—Parking aids, e.g. instruction means
    • B62D15/028—Guided parking by providing commands to the driver, e.g. acoustically or optically
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for calculating a trajectory of a vehicle.
  • the maneuvering of vehicles in narrow scenarios plays an especially important role in parking.
  • the difficulty lies in generating a collision-free path with as few changes of direction as possible, as short a path length as possible and a small change in curvature over its course.
  • sampling-based motion planners such as Rapidly-Exploring Random Trees. Randomly sampling two configurations in the state space and connecting them exactly to a so-called “Steering / Extended Function.” If the connected path is collision free, it is added to a tree (graph), so that the state space does not need to be discretized and converges probabilistically optimal solution, if
  • the difficulty is to find a steering function to accurately connect two configurations while optimizing a given cost criterion (eg, length,
  • Reeds-Shepp Steer and Continuous Curvature (CC) Steer.
  • RS-Steer The advantage of Reeds-Shepp Steer (RS-Steer) is that the shortest path between two points is found. Disadvantage is, that the found path consists exclusively of curves and straights. The resulting discontinuous curvature of the curve means that you must stop while driving to adjust the new curvature, and then continue driving. Not practical in reality.
  • Continuous Curvature Steer addresses this problem by allowing only a continuous curvature. For this purpose, between straight lines and circles still clothoids are used to make the change in curvature steadily. Problem here is that through the
  • FIG. 7 shows a representation of a movement path 3 calculated by means of a reeds-shepp steer, wherein the movement path 3 has a start position 1 with a movement path 3
  • FIG. 8 shows a representation of this by means of
  • the inventive method for calculating a trajectory of a vehicle comprises defining a start position and a target position of the vehicle; generating a number of possible trajectories, wherein for each possible trajectory different trajectory elements are interlinked in different ways to interconnect the starting position and the target position of the vehicle, wherein the railway elements are linked together so that a possible
  • Movement path may have a discontinuous curvature at a connection point between two orbital elements only if the possible trajectory at the point of connection describes a change of direction of the vehicle, and selecting a trajectory of the possible trajectories based on a property of the possible trajectories.
  • the device according to the invention for calculating a trajectory of a vehicle comprising an arithmetic unit which is adapted to-a
  • Movement path different track elements are linked in different ways with each other to connect the starting position and the target position of the vehicle with each other, the track elements are linked together so that a possible trajectory on a
  • Linking point between two track elements may only have a discontinuous curvature course, if the possible trajectory at the point of connection describes a change of direction of the vehicle, and a trajectory of the possible trajectories based on a
  • a trajectory of a vehicle is calculated from a start position to a target position.
  • the method and apparatus are adapted to a trajectory of a vehicle with limited
  • the trajectory is a path, which is a movement of a vehicle with minimal
  • Curvature / turning circle and thus also describes the necessary steering movements.
  • the trajectory at maximum steering angle can be
  • Trajectory of Hinterachsffenticians or center of gravity is not necessarily identical to the path, which is traversed by a wheel of a vehicle.
  • the movement path describes a movement of a point of the vehicle during a movement of the vehicle. From such a trajectory can be directly on a necessary
  • the curvature ie also the curvature Steering movement, for example, be determined by means of a derivation of the function.
  • Defining the start position and the target position is setting second positions of the vehicle.
  • the starting position describes an orientation and a position of the vehicle with respect to a reference system.
  • the target position describes an orientation and a position of the vehicle with respect to the reference system.
  • the definition of the start position and the target position takes place in particular by means of a data record which is called
  • Basis for calculating the trajectory is provided.
  • Such a data record is provided, for example, by a driver assistance system.
  • An orbital element is an element which mathematically describes a course of a part of the trajectory.
  • a track element defines a curve shape.
  • a predefined set of track elements is accessed in order to link them together.
  • Generating a possible trajectory web members of the same or different kind are lined up to create a connection between the start position and the target position, which is to be traveled by the vehicle to get from the start position to the target position.
  • the track elements can be adapted to be generated in the
  • a track element which describes a straight line be adapted so that the straight line a
  • a track member describing a curved path may be adjusted so that the
  • Curve track has a desired length, wherein a curve angle between a curve input and a curve output is changed accordingly, but the underlying shape of the curve is maintained.
  • a railway element preferably defines a direction of movement in which the
  • a possible movement path may comprise one or more of the different track elements.
  • Different possible paths of movement may comprise different or the same track elements. Include two
  • the linking of the different track elements is based on at least one basic rule:
  • the track elements are to be linked together so that a possible trajectory at a transition between two track elements only has a discontinuous curvature, if the trajectory at the transition also describes a change of direction of the vehicle , That means that such possible
  • a discontinuous curvature profile means that a derivative of a trajectory shown as a curve at the junction of two successive orbital elements is not continuous, so has a jump.
  • Non-continuous curvature changes are only at Change of direction of the vehicle allowed.
  • the maneuverability is increased while ensuring that the paths described by the trajectory can be traversed directly.
  • Curvature curves allowed which is made possible in particular by using circles, lines, and clothoids as orbital elements, with clothoids in particular represent a possibility of curvature continuous connection between the circle and straight.
  • Hybrid Curvature Steer (HC-Steer). It is inspired by human maneuvering in tight scenarios, where we humans are also turning the steering wheel to a standstill to better read e.g. to get into a parking space.
  • Trajectories produced according to the invention have the advantage that they can be traversed immediately.
  • HC-Steer increases the maneuverability of the vehicle.
  • the number of possible trajectories is generated by the fact that the different track elements are combined in different ways with each other. It is thus ensured that different possible paths of movement differ from each other. It is advantageous if each of the possible trajectories is a predetermined combination of the different track elements.
  • a number of sets of track elements are provided, each set comprising a sequence of particular track elements, and in particular also instructions for changing direction between the track elements.
  • Such a set of orbit elements is also called a family.
  • the sets of track elements may comprise a mutually different number of track elements.
  • the different track elements comprise a curve element, and in generating the number of possible trajectories, the curve element is selected from one of the following: an RS curve element describing a constant curve radius curve, an HC curve element comprising a combination of a curve with a constant radius and a curve with a radius increasing or decreasing over a distance with the property of minimum radius on one side and infinite radius on the other side, and a CC
  • Curve element which is a combination of a curve with constant radius and in front of it and behind each with a curve with one over one
  • the RS curve element is a Reeds Shepp curve element.
  • the CC Curve is a Continuous Curvature Curve. The curve with the over a distance
  • the rising or falling radius in the RS curve element and / or the CC curve element is in particular a curve with a linearly increasing or decreasing over a distance radius and is referred to in this case as a clothoid.
  • a trajectory can be calculated which meet the required requirements, whereby a computational effort is limited.
  • the HC curve element is preferably defined by two concentric circles, the continuous radius curve being along an inner one of the concentric circles, and the rising or falling radius path connecting the inner and outer concentric circles.
  • the HC curve element is a combination of a clothoid and a constant radius curve. A selection is made from a number of possible curve elements. In this case, different one of the possible curve elements can be selected in a single possible trajectory.
  • Minimum radius means that one
  • the different track elements comprise a cam element and a straight line element.
  • a high flexibility in calculating the possible trajectories is achieved. Detours in trajectories can be avoided.
  • a length of the possible movement paths and / or a minimum number of direction changes of the movement paths and / or a minimal change in curvature is the property of the possible movement paths on which the selection is based.
  • the trajectory is selected from the possible trajectories, which is the shortest of the possible trajectories.
  • the trajectory is selected from the possible trajectories, which comprises the fewest changes of direction.
  • the trajectory is selected from the possible trajectories, which has a minimum change in curvature.
  • a trajectory with minimal curvature change is in particular such a
  • a curve angle of a curve element can be defined by a relative position of the starting point relative to the end point.
  • a length of a straight line element can be defined by a relative position of the starting point relative to the end point. It is thus ensured that a small number of track elements is sufficient to the
  • At least one intermediate target position is defined. Defining the intermediate target position takes place in the same way as is done by a sampling-based motion planner.
  • An intermediate target position is a position that lies on at least one of the possible trajectories.
  • the method further comprises a collision detection, wherein an envelope of the vehicle along the possible
  • Movement paths is calculated and such possible trajectories are discarded, whose associated envelope indicates a collision with an object.
  • the method can be used particularly advantageously in the field of highly compacted parking.
  • Figure 1 is a representation of an inventively calculated
  • FIG. 2 a representation of the possible curve elements
  • FIG. 3 shows a representation of interconnected web elements which are linked to a possible trajectory
  • FIG. 4 shows a representation of a first HC curve element
  • FIG. 5 shows a representation of a second HC curve element
  • Figure 6 is an illustration of a vehicle with a device for
  • FIG. 7 shows a representation of a reeds-shepper calculated
  • FIG. 8 shows a representation of a trajectory calculated using a continuous curvature steer.
  • FIG. 1 shows a representation of a calculated according to the invention
  • the trajectory 3 connects a starting position 1 with a target position.
  • the movement path 3 is a movement path calculated for a movement of a vehicle 100.
  • HC Hybrid Curvature
  • the start position 1 and the target position 2 of the vehicle 100 are first defined.
  • the start position 1 and the target position 2 are defined, for example, by being provided by an external driving assistance system.
  • the start position 1 is a current position of the vehicle 100
  • the target position 2 describes a position in an environment of the vehicle 100 to which Vehicle 100 is to be moved, for example one by means of a
  • Parking sensor detected parking space or a generated configuration of the motion planner are based on a mathematical vehicle model, by which, for example, a dimension of the vehicle 100 and other vehicle characteristics, for example a maximum
  • the trajectory 3 as shown in Figure 1 describes a
  • the point may be any point that moves with a movement of the vehicle 100. This point is exemplified in FIG. 1 at a point located in the center of a rear axle of the vehicle 100. It is a steering movement of the
  • Vehicle 100 is to move the point along the movement path 3, derived directly from the movement path 3.
  • the movement path 3 could thus also be described by a tire track 5, which is also shown by way of example in FIG.
  • Tire track 5 is the movement path 3 associated and it is represented by both the same movement of the vehicle 100.
  • a number of possible trajectories 3 are generated. Each of the possible trajectories 3 connects the starting position 1 and the target position 2 of the vehicle 100. It is understood that the vehicle 100 is typically on different way from the start position 1 to the target position 2 can be moved.
  • the possible trajectories 3 describe a selection of trajectories 3 which the vehicle 100 can drive to get from the start position 1 to the destination position 2.
  • the possible trajectories 3 are composed of a number of available different track elements.
  • the available different track elements are for example a
  • Curve element 1 1 and a straight line element are a curve.
  • the straight line element describes a path with a straight course.
  • Each of the track elements connects a starting point 30 with an end point 32.
  • the cam element 11 becomes possible from one of the following
  • the curve element 10 thus describes that the associated possible movement path 3 comprises a curve.
  • the exact shape of the curve is still open and depends on whether the RS curve element 20, the HC curve element 21 or the
  • CC curve element 22 is selected.
  • the possible curve elements 20, 21, 22 are shown in FIG.
  • the RS curve element 20 describes a constant curve radius curve, with the RS curve element 20 maximum at its beginning and end
  • the constant curve radius corresponds to the maximum steering angle of the vehicle 100.
  • the path described by the RS curve element 20 thus lies on a first circle 23.
  • the starting point 30 and the end point 32 of the RS curve element 20 lie on the first circle 23.
  • the RS curve element 20 defines a course of a possible movement path 3 along a circular path over a curve angle 25.
  • the first circle 23 in this case has a minimum radius 24, which corresponds to the constant radius of curvature and corresponding to the maximum steering angle of the vehicle 100.
  • the CC curve element 22 describes a combination of a curve with a constant radius of curvature and two curves with an over a distance increasing or decreasing radius with the property of minimum radius on the one hand and infinite radius on the other hand, the
  • Curve with constant radius of curvature between the two curves is arranged with non-constant radius of curvature.
  • the CC curve element 22 has a curvature of zero at its beginning and end. In this case, the radius increases in particular linearly over a distance or drops linearly over the distance.
  • the curve with constant curve radius lies on an inner circle 28. The constant curve radius corresponds to the maximum
  • the portion of the CC curve element 22 with constant radius of curvature begins at a first transition point 31 and ends at a second transition point 27.
  • the starting point 30 and the end point 32 of the CC curve element 22 lie on an outer circle 29.
  • the inner circle 28 has an inner radius 36.
  • the outer circle 29 has an outer radius 37.
  • the outer radius 37 is larger than the inner one
  • the path described by the CC curve element 22 has a radius falling over a distance between the starting point 30 and the first transition point 31.
  • the path described by the CC curve element 22 has a radius increasing over a distance between the second transition point 27 and the end point 32.
  • Curve radius is chosen so that it is at the first transition point 31 and at the second transition point 27 equal to the constant radius of curvature of the curve with constant radius and thus equal to the inner radius 36 and the outer radius is selected so that the vehicle with steering angle 0 / no curvature is at start 30 and end position 32.
  • the HC curve element 21 describes a combination of a curve with a constant radius and a curve with a radius increasing or decreasing over a distance.
  • the HC curve element 21 has a curvature of zero at its beginning or end.
  • the constant radius curve 21 substantially corresponds to the CC curve element 22, but the HC curve element 21 ends at the second transition point 27.
  • the constant radius curve lies on the inner circle 28.
  • the constant radius of curvature corresponds to the maximum steering angle of the vehicle 100.
  • the portion of the constant radius HC curve element 21 begins at a first transition point 31 and terminates at the end point 32.
  • the starting point 30 of the HC curve element 21 thus lies on the outer circle 29, where the vehicle has 0 ° steering angle and the end point 32 of the HC curve element 21 lies on the inner circle 28.
  • the inner circle 28 knows the inner radius 36.
  • the outer circle 29 has the outer radius 37.
  • the outer radius 37 is greater than the inner radius 36.
  • the path described by the HC curve element 21 has a falling off over a distance between the starting point 30 and the first transition point 31
  • Curve radius on. The sloping curve radius is chosen so that it at the first transition point 31 equal to the constant radius of curvature of
  • the sloping radius has the property that this at the Starting point 30 is infinitely large and thus a curvature of the HC curve element 21 at this point is zero.
  • the falling radius has the property that it is minimal at the first transition point 31, here equal to the inner radius 36.
  • All of the possible curve elements 20, 21, 22 can be traversed in both possible directions, thus also from the end point 32 to the starting point 30.
  • Each of the path elements and thus also each of the possible curve elements can be traversed in both possible directions, thus also from the end point 32 to the starting point 30.
  • the continuous curve means that the first derivative of the
  • each of the possible trajectories is a predetermined combination of
  • each path element is also assigned a direction of movement of the vehicle 100. Accordingly, at a point of connection of two adjoining web elements
  • the predetermined combination is composed in particular of the orbital elements and an indicator for a change of direction.
  • Web elements is an end point 32 of a web element at a starting point 30 of a subsequent web element.
  • the combinations are predefined.
  • the straight line element 11 is represented by an "S”
  • the curve element 1 1 is represented by a “C”
  • the direction change is represented by a ".”
  • one possible combinations could be formulated as follows: “C
  • the resulting possible movement path 3 is shown by way of example in FIG. If one follows the trajectory 3 shown there from the start position 1 to the target position 2, one passes through the web elements according to the above-described
  • Web element is again a curve element 1 1, wherein the RS curve element 20 has been selected as a curve element 11.
  • the RS curve element 20 has been selected as a curve element 11.
  • Web element is again a curve element 11, wherein the HC curve element 21 has been selected as a curve element 1 1.
  • C” is only one of several possible combinations. ⁇ br/> ⁇ br/> The several possible combinations preferably advantageously comprise the following combinations: “C
  • the several possible combinations comprise exclusively the aforementioned combinations. From each of the combinations, a possible motion path 3 is generated.
  • the track elements are linked together at the linking points 13 such that a possible trajectory at a linking point 13 between two track elements may only have a discontinuous curvature when the possible trajectory at the transition a change of direction of the vehicle 100th describes. This is achieved, for example, by connecting points between two track elements in which a
  • Curve element 21, or the sequence of an RS curve element 20 is allowed to an RS curve element 20.
  • a CC curve element is at a Change of direction preferably not allowed to keep the trajectory 3 as short as possible.
  • the movement path 3 at the connection point 13 between two web elements, in which there is a change of direction have a discontinuous curvature. This is the case, for example, at a turning point 8, 9 of the trajectory 3 shown in FIG. 1, or the case at the two linking point 13 shown in FIG.
  • an RS curve element 20 may be selected as a curve element 1 1. Rather, it must be adjacent to each such connection point
  • Curve element 10 the HC curve element 21 or the CC curve element 22 are selected. In this case, a curve with an increasing or decreasing over a distance radius to the node 13 is adjacent.
  • the orbital elements are to be aligned so that the possible path of motion to be generated at a transition between the two
  • Curvature has, if the possible trajectory 3 at the node 13, a movement of the vehicle 100 in a constant
  • Direction describes what is the case when there is no change of direction at the considered node 13. This is done by a
  • junction point 13 between two track elements always has a continuous curvature when the possible trajectory on the
  • Junction point 13 describes a movement of the vehicle 100 in the same direction.
  • each combination defines a predetermined number of orbit elements, but the relative position of the start position 1 to the target position 2 is initially unknown, the orbit elements have a variable start point 30 and end point 32.
  • a curve angle described by a possible curve element 20, 21, 22 can be changed by moving the starting point 30 relative to the end point 32 on the respectively associated circular path.
  • FIGS. 4 and 5 show a first HC curve element 21 a.
  • Figure 4 is a regular HC curve element 21 b.
  • FIG. 5 shows a second HC curve element 21, which is an irregular HC curve element 21.
  • the starting point 30 for the first HC curve element 21a and the second HC curve element 21b are selected to be identical.
  • the end point 32 for the first HC curve element 21 a and the second HC curve element 21 b is selected differently.
  • the first HC curve element 21a and the second HC curve element 21b therefore describe different
  • Curve angle 33 is composed of one by a first partial angle 34 and a second partial angle 35.
  • the first partial angle 24 is thereby described by the region of the HC curve element 21 with the radius decreasing linearly over the path.
  • Partial angle 35 is described by the range of the HC curve element 21 with the constant radius of curvature.
  • the second curve element 21 b has at the first transition point 31 on a direction change with continuous curvature transition.
  • the second HC curve element 21b would then also connect the starting point 30 shown in FIG. 5 to the end point 32 if the fraction with a constant radius of movement were guided in the direction shown in FIG. However, this would lead to a different direction of movement of the vehicle at the end point 32.
  • the range with the constant turning radius of the HC curve element 21 has the length zero. This is for example the case shown in FIG.
  • the area with the constant radius of curvature may have been very short, so that it is not recognizable in the illustration.
  • Trajectories generated, with each of the possible trajectories of a own predetermined combination of railway elements is associated.
  • the number of possible trajectories is thus generated by combining the different track elements in different ways.
  • Each of the possible trajectories is a predetermined combination of different track elements.
  • a trajectory 3 should be selected.
  • This selected trajectory 3 is provided for movement of the vehicle 100.
  • the movement path 3 is selected from the possible movement paths 3 based on a property of the possible movement paths 3.
  • a track element (shortest path) is selected.
  • Trajectory 3 are crossed, the corresponding possible trajectory 3 is discarded, since their associated envelope 4 indicates a collision with an object. This is the case when a point on which the object is located lies within the envelope.
  • Movement path 3 is selected, which has the smallest length of all remaining possible trajectories 3, which has the least number of changes of direction of all remaining possible trajectories 3 or which has the least curvature change.
  • Trajectory 3 from the possible trajectories 3 to a length of the possible trajectories 3 and / or on a number of
  • FIG. 6 shows an illustration of the vehicle 100 with a device 101 for calculating the movement path 3 of the vehicle 100
  • Vehicle 100 arranged a computing unit 102 which is adapted to carry out the method described above.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen einer Bewegungsbahn (3) eines Fahrzeuges (100). Dabei erfolgt ein Definieren einer Startposition (1) und einer Zielposition (2) des Fahrzeuges (100), ein Erzeugen einer Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen (3), welche die Startposition (1) und die Zielposition (2) exakt miteinander verbinden, wobei für jede mögliche Bewegungsbahn (3) unterschiedliche Bahnelemente in unterschiedlicher weise miteinander verknüpft werden, um die Startposition (1) und die Zielposition (2) des Fahrzeuges (100) miteinander zu verbinden, wobei die Bahnelemente so miteinander verknüpft werden, dass eine mögliche Bewegungsbahn (3) an einem Verknüpfungspunkt (13) zwischen zwei Bahnelementen nur dann einen unstetigen Krümmungsverlauf aufweisen darf, wenn die mögliche Bewegungsbahn (3) an dem Verknüpfungspunkt (13) einen Richtungswechsel des Fahrzeuges (100) beschreibt, und ein Auswählen einer Bewegungsbahn (3) aus den möglichen Bewegungsbahnen (3) basierend auf einer Eigenschaft der möglichen Bewegungsbahnen (3).

Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zum Berechnen einer Bewegungsbahn eines
Fahrzeuges
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen einer Bewegungsbahn eines Fahrzeuges.
Das Manövrieren von Fahrzeugen in engen Szenarien spielt vor allem beim Parken eine wichtige Rolle. Die Schwierigkeit liegt zunächst darin, einen kollisionsfreien Pfad mit möglichst wenigen Richtungswechseln, möglichst geringer Pfadlänge und geringer Krümmungsänderung über dessen Verlauf zu generieren.
In naher Zukunft werden automatisierte Fahrzeuge hochverdichtet geparkt, d.h. Fahrzeuge werden enger geparkt und evtl. so geparkt, dass
Verschiebungsoperationen notwendig sind, um ein anderes Fahrzeug
auszuparken. Daraus entstehen hoch nichtkonvexe Zustandsräume, in denen für das Manövrieren eines Fahrzeugs ein Pfad gefunden werden muss.
Ein möglicher Ansatz zur Lösung dieses Pfadplanungsproblems sind sampling- basierte Bewegungsplaner, beispielsweise Rapidly-Exploring Random Trees. Dabei werden zufällig zwei Konfigurationen im Zustandsraum gesampelt und diese exakt mit einer sogenannten„Steering/ Extended Function" verbunden. Ist der verbundene Pfad kollisionsfrei, wird dieser zu einem Baum (Graph) hinzugefügt. Dadurch muss der Zustandsraum nicht diskretisiert werden und man konvergiert probabilistisch zur optimalen Lösung, falls
eine existiert. Für Fahrzeuge mit minimalem Wendekreis besteht die Schwierigkeit darin, eine Steering Function zu finden, um zwei Konfigurationen exakt zu verbinden und gleichzeitig ein gegebenes Kostenkriterium zu optimieren (z.B. Länge,
Krümmung, Anzahl Richtungswechsel ... ). Es versteht sich, dass Fahrzeuge, die auf der Stelle drehen können (Stichwort omnisteer) davon ausgenommen sind.
Zum Stand der Technik gehören hier Reeds-Shepp (RS) Steer und Continuous- Curvature (CC) Steer. Der Vorteil von Reeds-Shepp Steer (RS-Steer) ist, dass der kürzeste Pfad zwischen zwei Punkten gefunden wird. Nachteil ist, dass der gefundene Pfad ausschließlich aus Kurven und Geraden besteht. Der daraus resultierende nichtkontinuierliche Verlauf der Krümmung führt dazu, dass man während der Fahrt anhalten muss um die neue Krümmung einzustellen, und dann erst weiterfahren kann. In Realität also nicht praktikabel.
Continuous-Curvature Steer (CC-Steer) adressiert dieses Problem, indem es ausschließlich einen kontinuierlichen Verlauf der Krümmung zulässt. Dazu werden zwischen Geraden und Kreisen noch Klothoiden verwendet um die Krümmungsänderung stetig zu machen. Problem dabei ist, dass durch die
Klothoiden die Pfade länger werden und das Manövrieren in sehr engen
Szenarien schwierig bis unmöglich wird.
Figur 7 zeigt dazu eine Darstellung einer mittels Reeds-Shepp Steer berechneten Bewegungsbahn 3, wobei die Bewegungsbahn 3 eine Startposition 1 mit einer
Zielposition 2 verbindet. Figur 8 zeigt dazu eine Darstellung einer mittels
Continuous-Curvature Steer berechneten Bewegungsbahn 3, welche ebenfalls eine Startposition 1 mit einer Zielposition 2 verbindet. Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Berechnen einer Bewegungsbahn eines Fahrzeuges umfasst ein Definieren einer Startposition und einer Zielposition des Fahrzeuges; ein Erzeugen einer Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen, wobei für jede mögliche Bewegungsbahn unterschiedliche Bahnelemente in unterschiedlicher weise miteinander verknüpft werden, um die Startposition und die Zielposition des Fahrzeuges miteinander zu verbinden, wobei die Bahnelemente so miteinander verknüpft werden, dass eine mögliche
Bewegungsbahn an einem Verknüpfungspunkt zwischen zwei Bahnelementen nur dann einen unstetigen Krümmungsverlauf aufweisen darf, wenn die mögliche Bewegungsbahn an dem Verknüpfungspunkt einen Richtungswechsel des Fahrzeuges beschreibt, und ein Auswählen einer Bewegungsbahn aus den möglichen Bewegungsbahnen basierend auf einer Eigenschaft der möglichen Bewegungsbahnen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Berechnen einer Bewegungsbahn eines Fahrzeuges, umfassend eine Recheneinheit, welche dazu eingerichtet ist-eine
Startposition und einer Zielposition des Fahrzeuges zu definieren; eine Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen zu erzeugen, wobei für jede mögliche
Bewegungsbahn unterschiedliche Bahnelemente in unterschiedlicher weise miteinander verknüpft werden, um die Startposition und die Zielposition des Fahrzeuges miteinander zu verbinden, wobei die Bahnelemente so miteinander verknüpft werden, dass eine mögliche Bewegungsbahn an einem
Verknüpfungspunkt zwischen zwei Bahnelementen nur dann einen unstetigen Krümmungsverlauf aufweisen darf, wenn die mögliche Bewegungsbahn an dem Verknüpfungspunkt einen Richtungswechsel des Fahrzeuges beschreibt, und eine Bewegungsbahn aus den möglichen Bewegungsbahnen basierend auf einer
Eigenschaft der möglichen Bewegungsbahnen auszuwählen.
Es somit erfolgt ein Berechnen einer Bewegungsbahn eines Fahrzeuges von einer Startposition zu einer Zielposition. Das Verfahren und die Vorrichtung sind dazu geeignet, eine Bewegungsbahn eines Fahrzeuges mit beschränkter
Krümmung/minimalem Wendekreis zu berechnen. Die Bewegungsbahn ist dabei ein Pfad, welche eine Bewegung eines Fahrzeuges mit minimaler
Krümmung/Wendekreis und somit auch die dafür notwendigen Lenkbewegungen beschreibt. Die Bewegungsbahn bei maximalen Lenkeinschlag kann
mathematisch durch eine kontinuierliche Kurve beschrieben werden. Die
Bewegungsbahn des Hinterachsmittelpunkts oder Schwerpunkts ist dabei nicht zwingend identisch zu dem Pfad, welcher durch ein Rad eines Fahrzeuges abgefahren wird. So wird durch die Bewegungsbahn eine Bewegung eines Punktes des Fahrzeuges bei einer Bewegung des Fahrzeuges beschrieben. Aus einer solchen Bewegungsbahn lässt sich unmittelbar auf eine notwendige
Lenkbewegung schließen. Wird die Bewegungsbahn beispielsweise als eine Funktion mathematisch dargestellt, so kann die Krümmung, also auch die Lenkbewegung, beispielsweise mittels einer Ableitung der Funktion ermittelt werden.
Das Definieren der Startposition und der Zielposition ist ein Festlegen zweiter Positionen des Fahrzeuges. Dabei beschreibt die Startposition eine Orientierung und eine Lage des Fahrzeuges bezüglich eines Bezugssystems. Entsprechend beschreibt die Zielposition eine Orientierung und eine Lage des Fahrzeuges bezüglich des Bezugssystems. Das Definieren der Startposition und der Zielposition erfolgt insbesondere mittels eines Datensatzes, welcher als
Grundlage für das Berechnen der Bewegungsbahn bereitgestellt wird. Ein solcher Datensatz wird beispielsweise von einem Fahrassistenzsystem bereitgestellt.
Bei dem Erzeugen einer Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen werden mehrere einzelne Bewegungsbahnen erzeugt, wobei jede der möglichen
Bewegungsbahnen die Startposition und die Zielposition des Fahrzeuges miteinander verbindet. Somit werden unterschiedliche Abfolgen von
Lenkbewegungen ermittelt, die durch das Fahrzeug zu tätigen sind, um von der Startposition zu der Zielposition bewegt zu werden. Dabei wird das Fahrzeug so bewegt, dass es in einer gewünschten Orientierung die Zielposition erreicht.
Ein Bahnelement ist dabei ein Element, welches mathematisch einen Verlauf eines Teils der Bewegungsbahn beschreibt. So definiert ein Bahnelement beispielsweise eine Kurvenform. Dabei wird auf einen vordefinierten Satz von Bahnelementen zugegriffen, um diese miteinander zu verknüpfen. Bei dem
Erzeugen einer möglichen Bewegungsbahn werden Bahnelemente gleicher oder unterschiedlicher Art aneinander gereiht, um eine Verbindung zwischen der Startposition und der Zielposition zu schaffen, welche von dem Fahrzeug zu befahren ist, um von der Startposition zu der Zielposition zu gelangen. Die Bahnelemente können dabei angepasst werden, um in die zu erzeugende
Bewegungsbahn zu passen. So kann beispielsweise ein Bahnelement, welches eine Gerade beschreibt, so angepasst werden, dass die Gerade eine
gewünschte Länge aufweist. In einem weiteren Beispiel kann ein Bahnelement, welches eine Kurvenbahn beschreibt, so angepasst werden, dass die
Kurvenbahn eine gewünschte Länge aufweist, wobei ein Kurvenwinkel zwischen einem Kurveneingang und einem Kurvenausgang entsprechend verändert wird, aber die zugrundeliegende Form der Kurve erhalten bleibt. Ein Bahnelement definiert dabei bevorzugt auch eine Bewegungsrichtung, in welcher das
Fahrzeug sich bei einem Abfahren der Bewegungsbahn im Bereich des jeweiligen Bahnelementes zu bewegen hat. Die unterschiedlichen Bahnelemente werden in unterschiedlicher Weise miteinander verknüpft um die möglichen Bewegungsbahnen zu erzeugen. Dabei kann eine mögliche Bewegungsbahn eines oder mehrere der unterschiedlichen Bahnelemente umfassen. Unterschiedliche mögliche Bewegungsbahnen können unterschiedliche oder gleiche Bahnelemente umfassen. Umfassen zwei
Bewegungsbahnen gleiche Bahnelemente, so sind diese in einer abweichenden
Reihenfolge angeordnet.
Dem Verknüpfen der unterschiedlichen Bahnelemente liegt dabei zumindest eine grundlegende Regel zugrunde: Die Bahnelemente sind so miteinander zu verknüpfen, dass eine mögliche Bewegungsbahn an einem Übergang zwischen zwei Bahnelementen nur dann einen unstetigen Krümmungsverlauf aufweist, wenn die Bewegungsbahn an dem Übergang zugleich einen Richtungswechsel des Fahrzeuges beschreibt. Das bedeutet, dass solche möglichen
Bewegungsbahnen verworfen oder nicht erst erzeugt werden, bei denen zwei Bahnelemente aneinander angrenzen, welche eine gleiche Bewegungsrichtung definieren und an deren Verknüpfungspunkt somit kein Richtungswechsel notwendig ist, und bei denen zugleich an der Stelle, an der diese beiden
Bahnelemente aneinander angrenzen, ein nicht stetiger Krümmungsverlauf vorliegt. Das bedeutet mit anderen Worten, dass jede mögliche Bewegungsbahn zwischen zwei Bahnelementen nur dann einen Knick aufweisen darf, wenn gleichzeitig an dieser Stelle der Bewegungsbahn ein Richtungswechsel des Fahrzeuges erfolgt. Ein Knick ist ein Ort auf einer möglichen Bewegungsbahn, an der durch das Fahrzeug ein Drehen der Räder im Stand erfolgen muss, um die Bewegungsbahn abzufahren.
Ein unstetiger Krümmungsverlauf bedeutet, dass eine Ableitung einer als Kurve dargestellten Bewegungsbahn an der Verbindungsstelle zweier aufeinander folgender Bahnelemente nicht stetig ist, also einen Sprung aufweist.
Es wird somit eine Verfahren und eine Vorrichtung zum Berechnen einer neuen Steering-Funktion geschaffen, die zwischen den beiden Welten RS-Steer und CC-Steer lebt. Nichtkontinuierliche Krümmungsänderungen werden nur bei Richtungswechsel des Fahrzeugs zugelassen. Dazu wird die Manövrierbarkeit erhöht bei gleichzeitiger Gewährleistung, dass die durch die Bewegungsbahn beschriebenen Pfade direkt abgefahren werden können. Bei der Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt werden ausschließlich kontinuierliche
Krümmungsverläufe erlaubt, was insbesondere durch eine Verwendung von Kreisen, Geraden, und Klothoiden als Bahnelemente ermöglicht wird, wobei Klothoiden insbesondere eine Möglichkeit der krümmungsstetigen Verbindung zwischen Kreis und Gerade darstellen. Bei einem Richtungswechsel des
Fahrzeugs wird erlaubt, dass die Krümmung durch z.B. vollem Linkseinschlag nach vollem Rechtseinschlag gewechselt werden darf und somit hier einen nichtkontinuierlichen Verlauf aufweist. Diese Steering-Funktion wird als Hybrid- Curvature Steer (HC-Steer) bezeichnet. Sie ist angelehnt an menschliches Manövrieren in engen Szenarien, bei dem wir Menschen ebenfalls im Stillstand das Lenkrad drehen, um besser z.B. in eine Parklücke zu kommen.
Erfindungsgemäß erzeugte Bewegungsbahnen weisen den Vorteil auf, dass diese sofort abgefahren werden können. Im Vergleich zu CC-Steer erhöht HC- Steer die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs. Eine Rechenzeit für die Verbindung von zwei Konfigurationen, hier einer Startposition und einer Zielposition, liegt im
Mikrosekundenbereich und ist damit sehr gering.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Bevorzugt wird die Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen dadurch erzeugt, dass die unterschiedlichen Bahnelemente in unterschiedlicher weise miteinander kombiniert werden. Es ist somit sichergestellt, dass unterschiedliche mögliche Bewegungsbahnen sich voneinander unterscheiden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn jede der möglichen Bewegungsbahnen eine vorgegebene Kombination der unterschiedlichen Bahnelemente ist. So wird insbesondere eine Anzahl von Sätzen von Bahnelementen bereitgestellt, wobei jeder Satz eine Abfolge bestimmter Bahnelemente und insbesondere auch von Anweisungen zum Richtungswechsel zwischen den Bahnelementen umfasst. Ein solcher Satz von Bahnelementen wird auch als Familie bezeichnet. Die Sätze von Bahnelementen können eine zueinander unterschiedliche Anzahl von Bahnelementen umfassen. Es wird somit eine Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen, welche grundsätzlich aus den Bahnelementen erzeugt werden können, beschränkt, da nicht alle theoretisch möglichen Kombinationen von Bahnelementen betrachtet werden müssen. So erfolgt das Erzeugen der möglichen Bewegungsbahnen insbesondere dadurch, dass die Bahnelemente entsprechend der in den Sätzen definierten Reihenfolge miteinander verknüpft werden.
Bevorzugt umfassen die unterschiedliche Bahnelemente ein Kurvenelement, und bei dem Erzeugen der Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen wird das Kurvenelement aus einem der folgenden ausgewählt: einem RS-Kurvenelement, welches eine Kurve mit konstantem Kurvenradius beschreibt, einem HC- Kurvenelement, welches eine Kombination aus einer Kurve mit konstantem Radius und einer Kurve mit einem über eine Wegstrecke ansteigenden oder abfallenden Radius mit der Eigenschaft minimaler Radius auf der einen Seite und unendlich großer Radius auf der anderen Seite ist ,und einem CC-
Kurvenelement, welches eine Kombination aus einer Kurve mit konstantem Radius und davor und dahinter mit je einer Kurve mit einem über eine
Wegstrecke ansteigenden oder abfallenden Radius ist. Das RS-Kurvenelement ist ein Reeds-Shepp-Kurvenelement. Das CC-Kurvenelement ist ein Continuous- Curvature-Kurvenelement. Die Kurve mit dem über eine Wegstrecke
ansteigenden oder abfallenden Radius bei dem RS-Kurvenelement und/oder dem CC-Kurvenelement ist insbesondere eine Kurve mit einem über eine Wegstrecke linear ansteigenden oder abfallenden Radius und wird in diesem Falle auch als Klothoide bezeichnet. Somit kann basierend auf einer sehr geringen Anzahl von Bahnelementen eine Bewegungsbahn errechnet werde, welche die geforderten Anforderungen erfüllen, wodurch ein rechnerischer Aufwand beschränkt wird. Das HC-Kurvenelement ist bevorzugt durch zwei konzentrische Kreise definiert, wobei die Kurve mit kontinuierlichem Radius entlang einem inneren der konzentrischen Kreise verläuft und die Wegstrecke mit ansteigenden oder abfallenden Radius den inneren mit dem äußeren der konzentrischen Kreise verbindet. Das HC-Kurvenelement ist insbesondere eine Kombination aus einer Klothoide und einer Kurve mit konstantem Radius. Es erfolgt eine Auswahl aus einer Anzahl möglicher Kurvenelemente. Dabei können in einer einzelnen möglichen Bewegungsbahn unterschiedliche der möglichen Kurvenelemente ausgewählt werden. Minimaler Radius bedeutet, dass eine
Krümmung der Kurve gleich Null ist, da Krümmung = 1/Radius ist. Bevorzugt umfassen die unterschiedlichen Bahnelemente ein Kurvenelement und ein Geradenelement. Somit wird eine hohe Flexibilität bei dem Berechnen der möglichen Bewegungsbahnen erreicht. Umwege in Bewegungsbahnen können vermieden werden.
Auch ist es vorteilhaft, wenn bei dem Auswählen einer Bewegungsbahn aus den möglichen Bewegungsbahnen eine Länge der möglichen Bewegungsbahnen und/oder eine minimale Anzahl von Richtungswechseln der Bewegungsbahnen und/oder eine minimale Krümmungsänderung die Eigenschaft der möglichen Bewegungsbahnen ist, auf welchem die Auswahl basiert. So wird insbesondere die Bewegungsbahn aus den möglichen Bewegungsbahnen ausgewählt, welche die kürzeste der möglichen Bewegungsbahnen ist. Alternativ wird insbesondere die Bewegungsbahn aus den möglichen Bewegungsbahnen ausgewählt, welche die wenigsten Richtungswechsel umfasst. Alternativ wird insbesondere die Bewegungsbahn aus den möglichen Bewegungsbahnen ausgewählt, welche eine minimale Krümmungsänderung aufweist. Eine Bewegungsbahn mit minimaler Krümmungsänderung ist insbesondere eine solche der
Bewegungsbahnen, bei der in Summe am wenigsten Veränderung eines
Lenkeinschlags des Fahrzeuges erfolgen muss, um die Bewegungsbahn abzufahren. Auch kann eine Gewichtung mehrerer Eigenschaften erfolgen, um die Bewegungsbahn auszuwählen. Es wird somit die Bewegungsbahn ausgewählt, welche für einen Fahrer besonders angenehm ist. Wird die
Bewegungsbahn aus den möglichen Bewegungsbahnen ausgewählt, welche die kürzeste der möglichen Bewegungsbahnen ist, so ergibt sich eine quasioptimale, abgesehen von den Richtungswechseln auch krümmungsstetige, Verbindung zwischen der Startposition und der Zielposition. Quasioptimal deswegen, weil es analytisch nicht möglich ist, dies zu beweisen, dies aber experimentell oder durch Simulation nachweisbar ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Bahnelemente so miteinander verknüpft werden, dass eine mögliche Bewegungsbahn an einem Übergang zwischen zwei Bahnelementen, also an einem Verknüpfungspunkt, immer einen stetigen Krümmungsverlauf aufweist, wenn die Bewegungsbahn an dem Übergang eine Bewegung des Fahrzeuges in gleichbleibender Richtung beschreibt. Es wird somit ausgeschlossen, dass das Fahrzeug nur deswegen angehalten wird, damit ein Lenkeinschlag verändert werden kann. Auch ist es vorteilhaft, wenn jedes der Bahnelemente einen Anfangspunkt und einen Endpunkt aufweist, wobei die Bahnelemente durch ein relatives
Verschieben des Anfangspunktes und des Endpunktes zueinander für eine Verwendung innerhalb einer möglichen Bewegungsbahn angepasst werden. Es wird somit eine Position der beiden Punkte zueinander verändert. So können beispielsweise durch eine relative Lage des Anfangspunktes gegenüber dem Endpunkt ein Kurvenwinkel eines Kurvenelements definiert werden. Auch kann durch eine relative Lage des Anfangspunktes gegenüber dem Endpunkt eine Länge eines Geradenelements definiert werden. Es wird somit sichergestellt, dass eine geringe Anzahl von Bahnelementen hinreichend ist, um die
Bewegungsbahn zu erzeugen.
Auch ist es vorteilhaft, wenn neben der Startposition und der Zielposition des Fahrzeuges zumindest eine Zwischenzielposition definiert wird. Das Definieren der Zwischenzielposition erfolgt dabei so, wie dies durch einen sampling- basierter Bewegungsplaner erfolgt. Eine Zwischenzielposition ist eine Position, welche auf zumindest einer der möglichen Bewegungsbahnen liegt.
Insbesondere werden für unterschiedliche mögliche Bewegungsbahnen unterschiedliche Zwischenzielpositionen definiert.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Verfahren ferner eine Kollisionserkennung umfasst, wobei eine Hüllkurve des Fahrzeuges entlang den möglichen
Bewegungsbahnen berechnet wird und solche mögliche Bewegungsbahnen verworfen werden, deren zugehörige Hüllkurve eine Kollision mit einem Objekt anzeigt. Somit kann das Verfahren besonders vorteilhaft im Bereich des hoch verdichteten Parkens eingesetzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine Darstellung einer erfindungsgemäß berechneten
Bewegungsbahn,
Figur 2 eine Darstellung der möglichen Kurvenelemente, Figur 3 eine Darstellung miteinander verknüpfter Bahnelemente, welche zu einer möglichen Bewegungsbahn verknüpft sind,
Figur 4 eine Darstellung eines ersten HC-Kurvenelements,
Figur 5 eine Darstellung eines zweiten HC-Kurvenelements,
Figur 6 eine Darstellung eines Fahrzeuges mit einer Vorrichtung zum
Berechnen einer Bewegungsbahn des Fahrzeuges,
Figur 7 eine Darstellung einer mittels Reeds-Shepp Steer berechneten
Bewegungsbahn,
Figur 8 eine Darstellung einer mittels Continuous-Curvature Steer berechneten Bewegungsbahn.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Darstellung einer erfindungsgemäß berechneten
Bewegungsbahn 3. Die Bewegungsbahn 3 verbindet eine Startposition 1 mit einer Zielposition. Die Bewegungsbahn 3 ist eine für eine Bewegung eines Fahrzeuges 100 berechnete Bewegungsbahn.
Das im Folgenden beschriebene Verfahren wird auch als Hybrid-Curvature (HC) Steer bezeichnet und bildet ein menschliches Verhalten beim Lenken eines Fahrzeuges 100 in engen Umgebungen nach. Dabei werden Bewegungsbahnen 3 mit kontinuierlichen Krümmungen berechnet, während das Fahrzeug 100 sich in eine Richtung bewegt, es werden jedoch nicht-kontinuierliche Krümmungen erlaubt, wenn ein Richtungswechsel erfolgt. Dadurch wird eine hohe
Beweglichkeit des Fahrzeuges 100 bei kurzen Bewegungsdistanzen ermöglicht.
Bei dem Berechnen der Bewegungsbahn 3 erfolgt zunächst ein Definieren der Startposition 1 und der Zielposition 2 des Fahrzeuges 100. Die Startposition 1 und die Zielposition 2 werden beispielsweise definiert, indem diese durch ein externes Fahrassistenzsystem bereitgestellt werden. So ist die Startposition 1 beispielsweise eine aktuelle Position des Fahrzeuges 100 und die Zielposition 2 beschreibt eine Position in einer Umgebung des Fahrzeuges 100 zu der das Fahrzeug 100 bewegt werden soll, beispielsweise eine mittels einer
Fahrzeugsensorik ermittelte Parklücke oder eine erzeugte Konfiguration des Bewegungsplaners. Den dazu notwendigen Berechnungen ist ein mathematisches Fahrzeugmodell zugrunde gelegt, durch welches beispielsweise eine Dimension des Fahrzeuges 100 und weitere Fahrzeugeigenschaften, beispielsweise ein maximaler
Lenkeinschlag, die Spurbreite, der Achsabstand definiert sind. Die Bewegungsbahn 3, wie diese in Figur 1 dargestellt ist, beschreibt eine
Bewegung eines Punktes des Fahrzeuges 100. Der Punkt kann jeder beliebige Punkt sein, der sich mit einer Bewegung des Fahrzeuges 100 mitbewegt. Dieser Punkt ist in Figur 1 beispielhaft ein Punkt, der in der Mitte einer Hinterachse des Fahrzeuges 100 gelegen ist. Dabei ist eine Lenkbewegung, die von dem
Fahrzeug 100 auszuführen ist, um den Punkt entlang der Bewegungsbahn 3 zu bewegen, unmittelbar aus der Bewegungsbahn 3 ableitbar. Die Bewegungsbahn 3 könnte somit ebenso durch eine Reifenspur 5 beschrieben werden, welche ebenfalls beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist. Die in Figur 1 abgebildete
Reifenspur 5 ist der Bewegungsbahn 3 zugehörig und es wird durch beide dieselbe Bewegung des Fahrzeuges 100 dargestellt.
Nach dem Definieren der Startposition 1 und der Zielposition 2 des Fahrzeuges 100 erfolgt ein Erzeugen einer Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen 3. Jede der möglichen Bewegungsbahnen 3 verbindet die Startposition 1 und die Zielposition 2 des Fahrzeuges 100. Es versteht sich, dass das Fahrzeug 100 typischerweise auf unterschiedliche Weise von der Startposition 1 zu der Zielposition 2 bewegt werden kann. Die möglichen Bewegungsbahnen 3 beschreiben eine Auswahl an Bewegungsbahnen 3, welche das Fahrzeug 100 befahren kann, um von der Startposition 1 zu der Zielposition 2 zu gelangen.
Um die möglichen Bewegungsbahnen 3 zu erzeugen werden unterschiedliche Bahnelemente in unterschiedlicher weise miteinander verknüpft, um die
Startposition 1 und die Zielposition 2 des Fahrzeuges 100 miteinander zu verbinden. Dabei werden die die möglichen Bewegungsbahnen 3 aus einer Anzahl verfügbarer unterschiedlicher Bahnelemente zusammengesetzt. Die verfügbaren unterschiedlichen Bahnelemente sind beispielsweise ein
Kurvenelement 1 1 und ein Geradenelement. Das Kurvenelement 1 1 beschreibt eine Kurve. Das Geradenelement beschreibt ein Wegstück mit geradem Verlauf. Jedes der Bahnelemente verbindet einen Anfangspunkt 30 mit einem Endpunkt 32. Das Kurvenelement 11 wird dabei aus einem der Folgenden möglichen
Kurvenelemente 20, 21 , 22 ausgewählt: einem RS-Kurvenelement 20, einem HC-Kurvenelement 21 und einem CC-Kurvenelement 22. Das Kurvenelement 10 beschreibt somit, dass die zugehörige mögliche Bewegungsbahn 3 eine Kurve umfasst. Die genaue Form der Kurve ist dabei noch offen und ist davon abhängig, ob das RS-Kurvenelement 20, das HC-Kurvenelement 21 oder das
CC-Kurvenelement 22 ausgewählt wird.
Die möglichen Kurvenelemente 20, 21 , 22 sind in Figur 2 dargestellt. Das RS-Kurvenelement 20 beschreibt eine Kurve mit konstantem Kurvenradius, wobei das RS-Kurvenelement 20 an seinem Anfang und Ende maximale
Krümmung aufweisen. Der konstante Kurvenradius entspricht dem maximalen Lenkeinschlag des Fahrzeuges 100. Die durch das RS-Kurvenelement 20 beschriebene Bahn liegt somit auf einem ersten Kreis 23. Der Anfangspunkt 30 und der Endpunkt 32 des RS-Kurvenelements 20 liegen auf dem ersten Kreis 23.
Entsprechend definiert das RS-Kurvenelement 20 einen Verlauf einer möglichen Bewegungsbahn 3 entlang einer Kreisbahn über einen Kurvenwinkel 25 hinweg. Der erste Kreis 23 weist dabei einen minimalen Radius 24 auf, der dem konstanten Kurvenradius und entsprechend dem maximalen Lenkeinschlag des Fahrzeuges 100 entspricht.
Das CC-Kurvenelement 22 beschreibt eine Kombination aus einer Kurve mit konstantem Kurvenradius und zwei Kurven mit einem über eine Wegstrecke ansteigenden oder abfallenden Radius mit der Eigenschaft minimaler Radius auf der einen Seite und unendlich großer Radius auf der anderen Seite ist, wobei die
Kurve mit konstantem Kurvenradius zwischen den beiden Kurven mit nichtkonstantem Kurvenradius angeordnet ist. Das CC-Kurvenelement 22 weist an seinem Anfang und Ende eine Krümmung von Null auf. Dabei steigt der der Radius insbesondere linear über eine Wegstrecke an oder fällt linear über die Wegstrecke ab. Die Kurve mit konstantem Kurvenradius liegt dabei auf einem inneren Kreis 28. Der konstante Kurvenradius entspricht dem maximalen
Lenkeinschlag des Fahrzeuges 100. Der Abschnitt des CC-Kurvenelements 22 mit konstantem Kurvenradius beginnt an einem ersten Übergangspunkt 31 und endet an einem zweiten Übergangspunkt 27. Der Anfangspunkt 30 und der Endpunkt 32 des CC-Kurvenelements 22 liegen auf einem äußeren Kreis 29. Der innere Kreis 28 weißt einen inneren Radius 36 auf. Der äußere Kreis 29 weißt einen äußeren Radius 37 auf. Der äußere Radius 37 ist größer als der innere
Radius 36. Die durch das CC-Kurvenelement 22 beschriebene Bahn weist zwischen dem Anfangspunkt 30 und dem ersten Übergangspunkt 31 einen über eine Wegstrecke abfallenden Radius auf. Die durch das CC-Kurvenelement 22 beschriebene Bahn weist zwischen dem zweiten Übergangspunkt 27 und dem Endpunkt 32 einen über eine Wegstrecke ansteigenden Radius auf. Der
Kurvenradius ist dabei so gewählt, dass dieser an dem ersten Übergangspunkt 31 und an dem zweiten Übergangspunkt 27 gleich dem konstanten Kurvenradius der Kurve mit konstantem Radius und somit gleich dem inneren Radius 36 ist und der äußere Radius ist so gewählt, dass das Fahrzeug mit Lenkwinkel 0/keiner Krümmung sich an Start- 30 und Endposition 32 befindet.
Das HC-Kurvenelement 21 beschreibt eine Kombination aus einer Kurve mit konstantem Radius und einer Kurven mit einem über eine Wegstrecke ansteigenden oder abfallenden Radius. Das HC-Kurvenelement 21 weist an seinem Anfang oder Ende eine Krümmung von Null auf. Das HC-Kurvenelement
21 entspricht im Wesentlichen dem CC-Kurvenelement 22, wobei das HC- Kurvenelement 21 jedoch mit dem zweiten Übergangspunkt 27 endet. Somit liegt die Kurve mit konstantem Kurvenradius auf dem inneren Kreis 28. Der konstante Kurvenradius entspricht dem maximalen Lenkeinschlag des Fahrzeuges 100. Der Abschnitt des HC-Kurvenelements 21 mit konstantem Kurvenradius beginnt an einem ersten Übergangspunkt 31 und endet an dem Endpunkt 32. Der Anfangspunkt 30 des HC-Kurvenelements 21 liegt somit auf dem äußeren Kreis 29, wo das Fahrzeug 0° Lenkeinschlag aufweist und der Endpunkt 32 des HC- Kurvenelements 21 liegt auf dem inneren Kreis 28. Der innere Kreis 28 weißt den inneren Radius 36 auf. Der äußere Kreis 29 weißt den äußeren Radius 37 auf.
Der äußere Radius 37 ist größer als der innere Radius 36. Die durch das HC- Kurvenelement 21 beschriebene Bahn weist zwischen dem Anfangspunkt 30 und dem ersten Übergangspunkt 31 einen über eine Wegstrecke abfallenden
Kurvenradius auf. Der abfallende Kurvenradius ist dabei so gewählt, dass dieser an dem ersten Übergangspunkt 31 gleich dem konstanten Kurvenradius der
Kurve mit konstantem Kurvenradius und somit gleich dem inneren Radius 36 ist. Der abfallende Radius weist die Eigenschaft auf, dass dieser an dem Anfangspunkt 30 unendlich groß ist und somit eine Krümmung des HC- Kurvenelements 21 an dieser Stelle gleich Null ist. Zudem weit der abfallende Radius die Eigenschaft auf, dass dieser an dem ersten Übergangspunkt 31 minimal ist, hier gleich dem innere Radius 36 ist.
Alle der möglichen Kurvenelemente 20, 21 , 22 können in beide möglichen Richtungen durchlaufen werden können, also auch von dem Endpunkt 32 zu dem Anfangspunkt 30. Jedes der Bahnelemente und somit auch jedes der möglichen Kurvenelemente
20, 21 , 22 weist über seinen vollen Verlauf hinweg einen stetigen
Krümmungsverlauf auf, außer wenn das Bahnelement einen Richtungswechsel des Fahrzeuges 100 an der entsprechenden Position definiert. Mathematisch bedeutet der stetige Krümmungsverlauf, dass die erste Ableitung der
Bahnelemente nach dem Weg stetig ist. Mit Hinblick auf das CC-Kurvenelement
22 bedeutet dies, dass zwischen der Kurve mit kontinuierlichem Radius und der Kurve mit dem über die Wegstrecke ansteigenden oder abfallenden Radius kein Knick vorliegt. Um die möglichen Bewegungsbahnen 3 zu berechnen werden die Bahnelemente gemäß vorgegebener Kombinationen miteinander verknüpft. Somit ist jede der möglichen Bewegungsbahnen eine vorgegebene Kombination der
unterschiedlichen Bahnelemente. Dabei ist jedem Bahnelement auch eine Bewegungsrichtung des Fahrzeuges 100 zugeordnet. Entsprechend kann an einer Verknüpfungsstelle zweier aneinander angrenzender Bahnelemente ein
Richtungswechsel des Fahrzeuges 100 erfolgen. Auch ein solcher
Richtungswechsel ist in den vorgegebenen Kombinationen definiert.
So ist die vorgegebene Kombination insbesondere aus den Bahnelemente und einem Indikator für einen Richtungswechsel zusammengesetzt. Die möglichen
Bewegungsbahnen 3 werden aus unterschiedlichen vorgegebenen
Kombinationen der Bahnelemente und dem Indikator für einen Richtungswechsel zusammengesetzt. An einem Verknüpfungspunkt 13 zwischen zwei
Bahnelementen liegt dabei ein Endpunkt 32 eines Bahnelementes auf einem Anfangspunkt 30 eines drauf folgenden Bahnelementes. Die Kombinationen sind vordefiniert. So sei im Folgenden das Geradenelement 11 durch ein„S" dargestellt, das Kurvenelement 1 1 durch ein„C" dargestellt und der Richtungswechsel durch ein „|" dargestellt. Eine beispielhafte mögliche Kombinationen könnten beispielsweise wie folgt formuliert sein:„C|C|C". Das bedeutet, dass die Startposition 1 und die Zielposition 2 in der gegebenen Reihenfolge durch drei Kurvenelemente 10 mit dazwischenliegenden Richtungswechseln zu verbinden sind. Die sich ergebende mögliche Bewegungsbahn 3 ist beispielhaft in Figur 3 dargestellt. Folgt man der dort abgebildeten Bewegungsbahn 3 von der Startposition 1 zu der Zielposition 2, so durchläuft man die Bahnelemente gemäß der oben beschrieben
beispielhafte mögliche Kombinationen. Dabei ist ein in der Reihenfolge erstes
Bahnelement ein Kurvenelement 1 1 , wobei das HC-Kurvenelement 21 als Kurvenelement 1 1 ausgewählt wurde. Ein in der Reihenfolge zweites
Bahnelement ist erneut ein Kurvenelement 1 1 , wobei das RS-Kurvenelement 20 als Kurvenelement 11 ausgewählt wurde. Ein in der Reihenfolge drittes
Bahnelement ist erneut ein Kurvenelement 11 , wobei das HC-Kurvenelement 21 als Kurvenelement 1 1 ausgewählt wurde.
Die beispielhafte mögliche Kombination„C|C|C" ist nur eine von mehreren möglichen Kombinationen. Die mehreren möglichen Kombinationen umfassen vorteilhaft bevorzugt die folgenden Kombinationen:„C|C|C",„C|CC",„CC|C",
„CSC",„CC|CC",„C|CC|C",„C|CSC",„CSC|C",„C|CSC|C",„CCC",„C|SC", „CS|C",„C|S|C". Besonders bevorzugt umfassen die mehreren möglichen Kombinationen ausschließlich die zuvor genannten Kombinationen. Aus jeder der Kombinationen wird ein möglicher Bewegungspfad 3 erzeugt.
Bei dem Erzeugen der Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen werden die Bahnelemente an den Verknüpfungspunkten 13 so miteinander verknüpft, dass eine mögliche Bewegungsbahn an einem Verknüpfungspunkt 13 zwischen zwei Bahnelementen nur dann einen unstetigen Krümmungsverlauf aufweisen darf, wenn die mögliche Bewegungsbahn an dem Übergang einen Richtungswechsel des Fahrzeuges 100 beschreibt. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass an Verknüpfungspunkten zwischen zwei Bahnelementen, bei denen ein
Richtungswechsel vorliegt, die Abfolge eines HC-Kurvenelements 21 auf ein anderes HC-Kurvenelement 21 , die Abfolge eines HC-Kurvenelements 21 auf ein RS-Kurvenelement 20, die Abfolge eines RS-Kurvenelements 20 auf ein HC-
Kurvenelement 21 , oder die Abfolge eines RS-Kurvenelements 20 auf ein RS- Kurvenelement 20 erlaubt ist. Ein CC-Kurvenelement ist bei einem Richtungswechsel bevorzugt nicht erlaubt um die Bewegungsbahn 3 möglichst kurz zu halten. Somit kann die Bewegungsbahn 3 an dem Verknüpfungspunkt 13 zwischen zwei Bahnelementen, bei denen ein Richtungswechsel vorliegt, einen unstetigen Krümmungsverlauf aufweisen. Dies ist beispielsweise an einem Wendepunkt 8, 9 der in Figur 1 dargestellten Bewegungsbahn 3 der Fall oder bei den beiden in Figur 3 gezeigten Verknüpfungspunkt 13 der Fall.
Ferner wird sichergestellt, dass an Verknüpfungspunkten 13 zwischen zwei Bahnelementen, bei denen kein Richtungswechsel vorliegt, für keines der Bahnelemente ein RS-Kurvenelement 20 als Kurvenelement 1 1 ausgewählt sein darf. Vielmehr muss für jedes solchen Verknüpfungspunkt angrenzende
Kurvenelement 10 das HC-Kurvenelement 21 oder das CC-Kurvenelement 22 ausgewählt werden. Dabei muss eine Kurve mit einem über eine Wegstrecke ansteigenden oder abfallenden Radius an den Verknüpfungspunkt 13 angrenzen.
Die Bahnelemente sind dabei so auszurichten, dass an die zu erzeugende mögliche Bewegungsbahn an einem Übergang zwischen den beiden
Bahnelementen, also an dem Verknüpfungspunkt 13, einen stetigen
Krümmungsverlauf aufweist, wenn die mögliche Bewegungsbahn 3 an dem Verknüpfungspunkt 13 eine Bewegung des Fahrzeuges 100 in gleichbleibender
Richtung beschreibt, was der Fall ist, wenn kein Richtungswechsel an dem betrachteten Verknüpfungspunkt 13 vorliegt. Dies erfolgt durch eine
entsprechende Ausrichtung der Bahnelemente, insbesondere des jeweils ausgewählten möglichen Kurvenelements 20, 21 , 22. Die Bahnelemente werden also so miteinander verknüpft, dass eine mögliche Bewegungsbahn an einem
Verknüpfungspunkt 13 zwischen zwei Bahnelementen immer einen stetigen Krümmungsverlauf aufweist, wenn die mögliche Bewegungsbahn an dem
Verknüpfungspunkt 13 eine Bewegung des Fahrzeuges 100 in gleichbleibender Richtung beschreibt.
Da jede Kombination eine vorgegebene Anzahl von Bahnelementen definiert, aber die relative Lage der Startposition 1 zur Zielposition 2 anfänglich unbekannt ist, weisen die Bahnelemente einen variablen Anfangspunkt 30 und Endpunkt 32 auf. So kann ein durch ein mögliches Kurvenelement 20, 21 , 22 beschriebener Kurvenwinkel dadurch verändert werden, dass der Anfangspunkt 30 gegenüber dem Endpunkt 32 auf der jeweils zugehörigen Kreisbahn verschoben wird. Dies ist in den Figuren 4 und 5 für das HC-Kurvenelement 21 dargestellt. Dazu ist in Figur 4 ein erstes HC-Kurvenelement 21 a dargestellt, welches ein reguläres HC-Kurvenelement 21 b ist. In der Figur 5 ist ein zweites HC-Kurvenelement 21 dargestellt, welches ein irreguläres HC-Kurvenelement 21 ist.
Es ist ersichtlich, dass der Anfangspunkt 30 für das erste HC-Kurvenelement 21a und das zweite HC-Kurvenelement 21 b identisch gewählt sind. Jedoch ist der Endpunkt 32 für das das erste HC-Kurvenelement 21 a und das zweite HC- Kurvenelement 21 b unterschiedlich gewählt. Das erste HC-Kurvenelement 21a und das zweite HC-Kurvenelement 21 b beschreiben daher unterschiedliche
Kurvenwinkel 33. Der Kurvenwinkel 33 setzt sich dabei aus einem durch einen ersten Teilwinkel 34 und einem zweiten Teilwinkel 35 zusammen. Der erste Teilwinkel 24 wird dabei durch den Bereich des HC-Kurvenelements 21 mit dem über die Wegstrecke linear abfallenden Radius beschrieben. Der zweite
Teilwinkel 35 wird dabei durch den Bereich des HC-Kurvenelements 21 mit dem konstanten Kurvenradius beschrieben.
Das zweite Kurvenelement 21 b weist dabei an dem ersten Übergangspunkt 31 einen Richtungswechsel mit kontinuierlichem Krümmungsübergang auf.
Es ist ersichtlich, dass das zweite HC-Kurvenelement 21 b auch dann den in Figur 5 gezeigten Anfangspunkt 30 mit dem Endpunkt 32 verbinden würde, wenn der Anteil mit kontantem Bewegungsradius in der in Figur 4 gezeigten Richtung geführt wäre. Dies würde jedoch zu einer unterschiedlichen Bewegungsrichtung des Fahrzeuges an dem Endpunkt 32 führen.
Es ist ferner ersichtlich, dass es dazu kommen kann, dass der Endpunkt 32 auf den ersten Übergangspunkt 31 des HC-Kurvenelementes 21 fällt. In diesem Falle hat der Bereich mit dem konstanten Kurvenradius des HC-Kurvenelement 21 die länge Null. Dies ist beispielsweise bei der in Figur 3 dargestellten
Bewegungsbahn 3 für das an der Startposition 1 beginnende HC-Kurvenelement 21 der Fall. Alternativ kann bei einer Berechnung der in Figur 3 dargestellten Bewegungsbahn 3 der Bereich mit dem konstanten Kurvenradius sehr kurz ausgefallen sein, so dass dieser in der Darstellung nicht erkennbar ist.
Es wird in entsprechender Weise eine Vielzahl von möglichen
Bewegungsbahnen erzeugt, wobei jede der möglichen Bewegungsbahnen einer eigenen vorgegebenen Kombination an Bahnelementen zugehörig ist. Die Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen wird somit dadurch erzeugt, dass die unterschiedlichen Bahnelemente in unterschiedlicher Weise miteinander kombiniert werden. Dabei ist jede der möglichen Bewegungsbahnen eine vorgegebene Kombination der unterschiedlichen Bahnelemente.
Aus den möglichen Bewegungsbahnen 3 soll eine Bewegungsbahn 3 ausgewählt werden. Diese ausgewählte Bewegungsbahn 3 wird für eine Bewegung des Fahrzeuges 100 bereitgestellt. Dazu erfolgt ein Auswählen der Bewegungsbahn 3 aus den möglichen Bewegungsbahnen 3 basierend auf einer Eigenschaft der möglichen Bewegungsbahnen 3.
Um zu vermeiden, dass die ausgewählte Bewegungsbahn 3 zu einer Kollision des Fahrzeuges 100 mit einem Hindernis führt, erfolgt zunächst eine
Kollisionserkennung. Dazu wird ein Bahnelement (kürzester Pfad) ausgewählt.
Dann wird geprüft, ob das Bahnelement an der entsprechenden Position in einer möglichen Bewegungsbahn 3 zu einer Kollision führen würde. Falls eine Kollision vorliegt, wird die Lösung verworfen und je nach Planungsalgorithmus
beispielsweise eine neue Konfiguration gesampelt. Es wird somit berechnet, welche Punkte im Umfeld des Fahrzeuges von dem Fahrzeug 100 bei dessen
Bewegung entlang der jeweiligen möglichen Bewegungsbahn 3 gekreuzt werden. Wrd erkannt, dass sich ein Objekt auf einem der Punkte befindet, welche bei der Bewegung des Fahrzeugs 100 entlang der jeweiligen möglichen
Bewegungsbahn 3 gekreuzt werden, so wird die entsprechende mögliche Bewegungsbahn 3 verworfen, da deren zugehörige Hüllkurve 4 eine Kollision mit einem Objekt anzeigt. Dies ist dann der Fall, wenn ein Punkt, auf dem sich das Objekt befindet innerhalb der Hüllkurve liegt.
Aus den verbleibenden möglichen Bewegungsbahnen 3 wird die
Bewegungsbahn 3 ausgewählt, welche die geringste Länge aller verbleibenden möglichen Bewegungsbahnen 3 aufweist, welche die geringste Anzahl von Richtungswechseln aller verbleibenden möglichen Bewegungsbahnen 3 aufweist oder welche die geringste Krümmungsänderung aufweist. Die mögliche
Bewegungsbahnen 3 mit der geringsten Länge weist dabei die geringste
Wahrscheinlichkeit auf eine Kollision auf. Liegt jedoch eine Kollision vor, so wird diese Lösung verworfen und beispielsweise nächst kürzere der möglichen Bewegungsbahnen 3 ausgewählt. Die Auswahl kann dabei auch auf einer Kombination der Länge und der Anzahl von Richtungswechseln erfolgen. Somit basiert das Auswählen der
Bewegungsbahn 3 aus den möglichen Bewegungsbahnen 3 auf eine Länge der möglichen Bewegungsbahnen 3 und/oder auf einer Anzahl von
Richtungswechseln der Bewegungsbahnen 3.
Figur 6 zeigt eine Darstellung des Fahrzeuges 100 mit einer Vorrichtung 101 zum Berechnen der Bewegungsbahn 3 des Fahrzeuges 100. Dazu ist in dem
Fahrzeug 100 eine Recheneinheit 102 angeordnet, welche dazu eingerichtet ist, das zuvor beschriebene Verfahren auszuführen.
Neben der obigen schriftlichen Offenbarung wird explizit auf die Offenbarung der Figuren 1 bis 8 verwiesen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Berechnen einer Bewegungsbahn (3) eines Fahrzeuges (100) umfassend:
Definieren einer Startposition (1) und einer Zielposition (2) des Fahrzeuges (100),
Erzeugen einer Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen (3), welche die Startposition (1) und die Zielposition (2) exakt miteinander verbinden,
• wobei für jede mögliche Bewegungsbahn (3) unterschiedliche
Bahnelemente in unterschiedlicher weise miteinander verknüpft werden, um die Startposition (1) und die Zielposition (2) des Fahrzeuges (100) miteinander zu verbinden,
• wobei die Bahnelemente so miteinander verknüpft werden, dass eine mögliche Bewegungsbahn (3) an einem Verknüpfungspunkt (13) zwischen zwei Bahnelementen nur dann einen unstetigen Krümmungsverlauf aufweisen darf, wenn die mögliche
Bewegungsbahn (3) an dem Verknüpfungspunkt (13) einen Richtungswechsel des Fahrzeuges (100) beschreibt, und Auswählen einer Bewegungsbahn (3) aus den möglichen
Bewegungsbahnen (3) basierend auf einer Eigenschaft der möglichen Bewegungsbahnen (3).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen (3) dadurch erzeugt wird, dass die unterschiedlichen Bahnelemente in unterschiedlicher weise miteinander kombiniert werden.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede der möglichen Bewegungsbahnen (3) eine vorgegebene Kombination der unterschiedlichen Bahnelemente ist.
4. Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Bahnelemente ein Kurvenelement (10) umfassen, und bei dem Erzeugen der Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen (3) das Kurvenelement (10) aus einem der folgenden ausgewählt wird:
• einem RS-Kurvenelement (20), welches eine Kurve mit konstantem Kurvenradius beschreibt,
• einem HC-Kurvenelement (21), welches eine Kombination aus einer Kurve mit konstantem Radius und einer Kurve mit einem über eine Wegstrecke ansteigenden oder abfallenden Radius mit der Eigenschaft minimaler Radius auf der einen Seite und unendlich großer Radius auf der anderen Seite ist, und
• einem CC-Kurvenelement (22), welches eine Kombination aus einer Kurve mit konstantem Radius und davor und dahinter mit je einer Kurve mit einem über eine Wegstrecke ansteigenden oder abfallenden Radius ist.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Bahnelemente ein
Kurvenelement (10) und ein Geradenelement (1 1 ) umfassen.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Auswählen einer Bewegungsbahn (3) aus den möglichen Bewegungsbahnen (3) eine Länge der möglichen
Bewegungsbahnen (3) und/oder eine minimale Anzahl von
Richtungswechseln der Bewegungsbahnen (3) und/oder eine minimale Krümmungsänderung die Eigenschaft der möglichen Bewegungsbahnen (3) ist, auf welchem die Auswahl basiert.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahnelemente so miteinander verknüpft werden, dass eine mögliche Bewegungsbahn (3) an einem Verknüpfungspunkt (13) zwischen zwei Bahnelementen immer einen stetigen Krümmungsverlauf aufweist, wenn die mögliche Bewegungsbahn (3) an dem
Verknüpfungspunkt (13) eine Bewegung des Fahrzeuges (100) in gleichbleibender Richtung beschreibt.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Bahnelemente einen Anfangspunkt (30) und einen Endpunkt (32) aufweist, wobei die Bahnelemente durch ein relatives Verschieben des Anfangspunktes (30) und des Endpunktes (32) zueinander für eine Verwendung innerhalb einer möglichen
Bewegungsbahn (3) angepasst werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Startposition (1) und der Zielposition (2) des Fahrzeuges (100) zumindest eine Zwischenzielposition definiert wird. 10. Vorrichtung (101) zum Berechnen einer Bewegungsbahn (3) eines
Fahrzeuges (100), umfassend eine Recheneinheit (102), welche dazu eingerichtet ist:
eine Startposition (1) und eine Zielposition (2) des Fahrzeuges (100) zu definieren,
- eine Anzahl von möglichen Bewegungsbahnen (3) zu erzeugen, welche die
Startposition (1) und die Zielposition (2) exakt miteinander verbinden,
• wobei für jede mögliche Bewegungsbahn (3) unterschiedliche
Bahnelemente in unterschiedlicher weise miteinander verknüpft werden, um die Startposition (1) und die Zielposition (2) des Fahrzeuges (100) miteinander zu verbinden,
• wobei die Bahnelemente so miteinander verknüpft werden, dass eine mögliche Bewegungsbahn (3) an einem Verknüpfungspunkt (13) zwischen zwei Bahnelementen nur dann einen unstetigen Krümmungsverlauf aufweisen darf, wenn die mögliche
Bewegungsbahn (3) an dem Verknüpfungspunkt (13) einen
Richtungswechsel des Fahrzeuges (100) beschreibt, und eine Bewegungsbahn (3) aus den möglichen Bewegungsbahnen (3) basierend auf einer Eigenschaft der möglichen Bewegungsbahnen (3) auszuwählen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220276657A1 (en) * 2021-03-01 2022-09-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Trajectory generation of a robot using a neural network
CN115243960A (zh) * 2020-03-02 2022-10-25 法雷奥开关和传感器有限责任公司 用于操作车辆的方法、停车辅助系统和车辆

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6235748B1 (ja) * 2017-06-22 2017-11-22 株式会社ショーワ 経路生成装置、車両、及び車両システム
CN111007861B (zh) * 2019-12-24 2023-11-17 北京旷视机器人技术有限公司 轨迹跟踪控制方法、装置、系统及移动机器人
CN111959497A (zh) * 2020-06-29 2020-11-20 北京百度网讯科技有限公司 自动泊车方法和装置、电子设备、存储介质
CN112578792B (zh) * 2020-11-12 2022-05-31 东风汽车集团有限公司 一种十字路口辅助控制方法及存储介质
JP2022157397A (ja) * 2021-03-31 2022-10-14 本田技研工業株式会社 車両制御装置及び車両、並びに、車両制御装置の制御方法及びプログラム

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005037468A1 (de) * 2005-08-09 2007-02-15 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Unterstützung eines Einparkvorgangs eines Fahrzeugs
DE102009027289A1 (de) * 2009-05-11 2010-11-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Einparkunterstützung eines Fahrzeugs

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005058809A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-14 Hella Kgaa Hueck & Co. Bahnplanung
US8392117B2 (en) * 2009-05-22 2013-03-05 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Using topological structure for path planning in semi-structured environments
DE102009028261A1 (de) * 2009-08-05 2011-02-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuerung zur Kalibrierung einer automatisch lenkenden Einparkhilfe
DE102016220945A1 (de) * 2015-11-06 2017-05-11 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und Vorrichtung zum Unterstützen eines Manövriervorganges eines Kraftfahrzeuges

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005037468A1 (de) * 2005-08-09 2007-02-15 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Unterstützung eines Einparkvorgangs eines Fahrzeugs
DE102009027289A1 (de) * 2009-05-11 2010-11-18 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Einparkunterstützung eines Fahrzeugs

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115243960A (zh) * 2020-03-02 2022-10-25 法雷奥开关和传感器有限责任公司 用于操作车辆的方法、停车辅助系统和车辆
CN115243960B (zh) * 2020-03-02 2024-03-08 法雷奥开关和传感器有限责任公司 用于操作车辆的方法、停车辅助系统和车辆
US20220276657A1 (en) * 2021-03-01 2022-09-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Trajectory generation of a robot using a neural network

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