WO2019228776A1 - Verfahren zur regelung der bewegung eines fahrzeugs und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur regelung der bewegung eines fahrzeugs und vorrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO2019228776A1
WO2019228776A1 PCT/EP2019/061960 EP2019061960W WO2019228776A1 WO 2019228776 A1 WO2019228776 A1 WO 2019228776A1 EP 2019061960 W EP2019061960 W EP 2019061960W WO 2019228776 A1 WO2019228776 A1 WO 2019228776A1
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emergency
regular
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Volker Oltmann
Alexander May
Helmut Schittenhelm
Nikolai Tochtermann
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Daimler Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the movement of a vehicle according to the features of the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.
  • a standard trajectory is determined, which sets a vehicle guidance according to the driver preset target setting and the current vehicle environment situation, and there is a
  • Safety trajectory determined which implements a safe stop of the vehicle in case of an emergency depending on the current vehicle environment situation.
  • the standard trajectory is supplied to a first control device, by means of which the signals are transmitted to actuator devices of the vehicle
  • Vehicle guidance based on the standard trajectory are forwarded, and the
  • Safety trajectory is fed to a second control device, by means of which signals can be forwarded to actuator devices of the vehicle for vehicle guidance on the basis of the safety trajectory.
  • Actuator for vehicle guidance controlled by the first control device and in case of security, if the automated ferry not
  • Controlled control device to stop the vehicle without danger.
  • an emergency mode of operation is activated in which the automated vehicle control of the vehicle is initiated and stored in accordance with the at least one predetermined error event prior to entry
  • Emergency Fall trajectory is performed for a predetermined period of time and / or to a standstill of the vehicle, if and as long as no vehicle control takeover takes place by a driver of the vehicle.
  • the automated ferry operation is transferred from a regular operation mode in which the vehicle is automatically guided along a regular target trajectory to a predetermined target position by means of a main control unit, to an emergency operating mode in which the vehicle is automated by means of an auxiliary control device along an emergency operation target trajectory Emergency stop is performed, switched when a malfunction of the main control unit is detected.
  • regular mode of operation the regular ones will continue to run
  • the determined emergency operation target trajectory and the determined lane course are fed to the auxiliary control device and stored there.
  • the lane course of the lane traveled by the vehicle is in a vehicle-fixed
  • a collision avoidance system for vehicles is known from DE 10 2008 056 204 A1, which executes a moderate braking intervention in a first stage when detecting a risk of collision and in a second stage carries out a braking intervention which is stronger than the moderate braking intervention.
  • the invention is based on the object, an improved over the prior art method for controlling the movement of a vehicle and a
  • the object is achieved by a method for controlling the movement of a vehicle with the features of claim 1 and an apparatus for performing the method with the features of claim 10.
  • the vehicle is operable during the automated ferry operation in a regular operating mode or in an emergency operating mode.
  • the regular operating mode the vehicle is automatically guided to a predetermined target position. This is preferably done by means of a main control device along a regular desired trajectory leading to the target position. If a functional impairment is detected in the regular operating mode, in particular a functional impairment of the preferably used main control unit, a changeover from the regular operating mode to the emergency operating mode is made.
  • emergency mode the vehicle is automatically guided to an emergency stop position. This is preferably done by means of a secondary control device along a leading to the emergency stop position
  • the operation of the emergency mode is also referred to as fallback path function.
  • the regular setpoint trajectory and the emergency operating setpoint trajectory in the regular operating mode are continuously determined, in particular by means of the preferably used main control device. Due to the continuous redetermination of the emergency operation target trajectory is also the end of the emergency operation target trajectory performing
  • the emergency operating setpoint trajectory which is continuously determined in the regular operating mode, is fed to the auxiliary control device and stored there.
  • the emergency operating setpoint trajectory made available to the auxiliary control device is thus continuously updated during the regular operating mode. It is switched from the regular operation mode to the emergency operation mode when a malfunction of the main control unit is detected.
  • target trajectory and / or emergency operation target trajectory for example, not only a locus with x, y coordinate points understood, but it contains, for example, in addition to the x, y coordinate points of a locus along which the vehicle is to move, and information about a dynamics of Vehicle along the
  • the vehicle is braked in the emergency mode with a deceleration profile containing three deceleration phases: hereinafter referred to as first, second and third deceleration phases.
  • first deceleration phase there is a brief strong braking, in particular as a haptic warning, which represents in particular a takeover request.
  • first delay phase it is particularly advantageous to design the first delay phase such that the delay increases in a pulse-like manner up to a maximum delay, referred to below as the first deceleration level, and then drops to a second deceleration level.
  • the amount of the first deceleration level is preferably in the range of 3 m / s 2 to 9 m / s 2 ,
  • the increase in delay preferably takes place with a gradient whose magnitude is between 5 m / s 3 and 30 m / s 3 and preferably 15 m / s 3 .
  • the deceleration decay preferably occurs with the same gradient amount as the deceleration increase or with a gradient amount between 5 m / s 3 and 100 m / s 3 .
  • the braking during the first deceleration phase is in particular as a
  • Bremspeak formed, ie as a delay pulse, and serves in particular as a haptic feedback to a driver of the vehicle.
  • This braking pulse also has the advantage that it continues to exist as a haptic urgent takeover request even in the case of a vehicle electrical system failure of a main on-board network of the vehicle, which leads to functional impairment, for example to a shutdown of the main control unit and also to switch off, for example, optical and / or acoustic Takeover request ,
  • the amount of the second delay level is preferably in the range of 1.5 m / s 2 to 6 m / s 2 , the value being chosen to be lower by a predetermined amount, preferably by at least 1.5 m / s 2 of the first deceleration level.
  • An advantageous value for the second deceleration level is, for example, 3 m / s 2 .
  • the second deceleration phase Upon reaching the second delay level, the second deceleration phase is initiated.
  • a moderate amount of moderate braking occurs at the second deceleration level, d. H. this braking takes longer and is weaker than the braking in the first deceleration phase.
  • This second deceleration phase with its moderate braking serves, in particular, for a preparation of the vehicle surrounding, in particular subsequent,
  • Road users to a subsequent braking process are for example 0.3 s to 3 s.
  • the deceleration increases from the second deceleration level to a maximum deceleration referred to as the third deceleration level, the amount of which is above the second deceleration level by a predetermined amount, preferably at least 1.5 m / s.
  • the amount of the third deceleration level is advantageously between 3 m / s 2 and 10 m / s 2 and is preferably equal to the amount of the first deceleration level.
  • the increase in delay is preferably carried out with a gradient whose magnitude is between 1.5 m / s 3 and 15 m / s 3 and, for example, is 5 m / s 3 .
  • the vehicle is thus delayed, in particular with moderate braking, to a standstill, if the driver does not first take over the vehicle guidance.
  • the delay is especially with a weak brake gradient, d. H. Delay gradients, set. Since the possibly existing following road users then already brake or have at least realized that the vehicle is braking, they will adapt their deceleration to that of the vehicle in emergency operation mode.
  • the driver learns in any situation, for example, in a vehicle electrical system failure of the main on-board network that he
  • Vehicle guidance has to take over. Additional redundant optical or acoustic warning devices can be dispensed with.
  • the regulation of the movement of the vehicle is preferably terminated when the driver takes over the vehicle guidance.
  • the driver is the vehicle guide due to the further braking in the second deceleration phase and, if not taken over by the driver, take over as a result of further braking in the third deceleration phase, as these braking for the driver without an apparent based on a recent traffic events Reason, so that the driver recognizes that the regular Operating mode of the automated ferry operation is no longer present. If he does not take early control of the vehicle, the vehicle is braked to a standstill.
  • Upon acceptance of the vehicle guide by the driver and / or intervention by the driver braking is advantageously terminated. For this purpose, it is detected, for example, whether the driver actuates an accelerator pedal of the vehicle, which is also referred to as an accelerator pedal, or actuates a brake of the vehicle, in particular a brake pedal, and / or actuates one or more other input means.
  • an accelerator pedal of the vehicle which is also referred to as an accelerator pedal
  • actuates a brake of the vehicle in particular a brake pedal
  • a steering operation on a steering wheel of the vehicle by the driver ends the delay described above.
  • the described delay profile is in particular a minimum delay profile in order to safely transfer the vehicle to a standstill. For example, in situations in which there is a braking situation in advance, it may be provided that is delayed more than specified above. This can occur, for example, when approaching a jam end, when a lane on which the vehicle is moving, is blocked in front of the vehicle by other standing road users. It is then advantageously calculated the required constant delay and increased, for example by a safety factor. This delay is then advantageously used in conjunction with the delay profile given above, for example such that the formation of a minimum value of both delays results in the resulting delay, in particular by adding the, in particular absolute, minimum values of both delays, so that the shape of the delay profile is maintained and only change the delay values by the addition of the constant delay accordingly.
  • the described delay of the delay profile can be encoded into location points, for example as a function of time or integrated to a desired speed.
  • a prediction phase is carried out in which the vehicle, in particular by means of the Sub-control unit, further automated along the regular target trajectory is performed. That is, there is a prediction with a continuation of a target driving state of a functioning regular automated ferry operation, as in the regular
  • the prediction phase thus writes the current nominal driving state of the regular automated ferry operation of the regular
  • the auxiliary control unit by means of which the vehicle is automatically guided in the emergency operating mode along the emergency operation target trajectory to the emergency stop position, is designed, for example, as a vehicle dynamics control control unit and / or brake control unit, in particular as a control unit for an electronic stability program
  • ESP control unit Such a slave control device is designed in particular "Fail Operational". This means, for example, that it continues to operate even in the event of an error and thus remains operational even in the event of a fault. It therefore has a very high reliability, so that its functionality is still ensured even when errors occur. For example, this is achieved by designing components and / or functions redundant. In particular, an electrical power supply of the
  • Main control unit impairing board power failure of the emergency operation mode ensured by means of the sub-control unit.
  • Sub-control unit is deposited. Will the fallback path function and thus the Emergency mode activated by this sub-control unit, the brake peak, ie this delay pulse is automatically controlled first and then the speed specifications are set. This division allows one
  • a functional impairment of the main control unit is present, for example, if the main control unit itself has a malfunction, and / or if an environmental sensor of the vehicle, which required from the main control unit
  • the respective malfunction can result, for example, from a vehicle power failure of the main vehicle electrical system and / or from other events.
  • the emergency stop position is continuously detected as a position located at an outermost edge of a traffic lane or a road, on a hard shoulder, or on a drivable area adjacent to the road.
  • the emergency operating mode it is possible to move the vehicle into a safe area, in particular outside an ongoing traffic situation, so that a risk is reduced both for the vehicle and its vehicle occupants and for other road users.
  • a localization of the vehicle is performed to determine a deviation of the position of the vehicle from the emergency operation target trajectory.
  • the localization in the vehicle transverse direction is advantageously based on a determination of a distance between the vehicle and at least one
  • Lane marking of a lane traveled by the vehicle is
  • the localization takes place in the vehicle transverse direction
  • Emergency operation target trajectory and, for example, the course of the lane, which is likewise transmitted to the auxiliary control device, for example, are advantageously determined by the main control device based on environmental information that the
  • Main controller receives from an environmental sensor.
  • Emergency operation target trajectory in emergency mode is adapted by the sub-controller to changing environmental conditions, if the environmental sensors or parts thereof are functional in emergency mode and provide current environmental information available.
  • a device for carrying out this method is in particular designed and set up to carry out this method. It comprises in particular the main control unit, which is used for the continuous determination of the
  • Main control unit is set to take over in the regular operating mode of the device, the vehicle guidance and to guide the vehicle in accordance with the determined regular desired trajectory, and the sub-control unit, which is provided for storing the determined by the main control unit emergency operation target trajectory, the sub-control unit is set, upon entry a functional impairment of the main control unit to take over the vehicle control and the vehicle after
  • the slave controller is further configured to decelerate the vehicle with the deceleration profile including the three deceleration phases already described above, the first deceleration phase with the short strong brake as a haptic warning, the second deceleration phase with the slightly longer moderate brake and the third
  • the device also includes the environmental sensor system. Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
  • Fig. 1 is a block diagram of an apparatus for performing a method for
  • FIG. 3 is a schematic detail of FIG. 2,
  • Fig. 4 shows schematically a speed variation over time
  • Fig. 5 shows schematically a braking distance over time.
  • Figure 1 shows a schematic block diagram representation of a device 1 for controlling the movement of a vehicle 2 in an automated, in particular
  • the device 1 comprises, for example, a main control unit HSG
  • Sub-control unit NSG an environmental sensor US with a tracking sensor SS for detecting lane markings of the vehicle 2 currently traveled
  • Lane a global navigation satellite system or at least a receiving and processing device GNSS for signals of at least one global
  • Navigation satellite system which corresponding navigation information GNSSI in the manner shown in Figure 1, an inertial sensor IS, a
  • the device 1 can in a regular operating mode and in a
  • the regular operating mode is the operating mode in which the vehicle 2 takes into consideration an environmental situation in the vehicle
  • the regular operating mode assumes that the automated ferry operation can be carried out safely. If due to a malfunction of the device 1, the safe operation of the automated ferry operation can no longer be ensured, the operating mode is switched from the regular operating mode to the emergency operating mode in which the vehicle 2 automatically in a previously determined
  • the main controller receives HSG from the
  • Environmental sensor US environment information USI in particular information about lane markers SSI and objects that protrude into their own lane or move into their own lane. Based on the received
  • Target trajectory hereinafter referred to as regular target trajectory, which indicates a path on which the vehicle 2 is to be automatically guided in the direction of the target position, and which specifies with which speed profile the vehicle 2 is to move on this path.
  • the main control unit HSG carries out a trajectory control such that the vehicle 2 corresponds to the specifications of the regular
  • Target trajectory is performed.
  • the main control unit HSG generates for this purpose
  • the drive actuator AA and the steering actuator LA are from
  • Main control unit HSG directly controlled, while the control of the brake actuator BA via the auxiliary control unit NSG, which receives the corresponding control commands from the main control unit HSG BAI is controlled.
  • the main controller HSG also plans to
  • Malfunction of the main control unit HSG must be stopped, continuously, d. H. at cyclic intervals, an emergency operation target trajectory NST.
  • the emergency operation target trajectory NST is planned such that possible obstacles are avoided and that the vehicle 2 is in a safe ahead
  • the emergency operation target trajectory NST indicates on which path and, for example, with which speed profile the vehicle 2 is to be brought into the safe emergency stop position NP when the malfunction is detected.
  • a malfunction of the main control unit HSG is present, for example, when the main control unit HSG itself is no longer operational or if parts of the
  • Ambient sensors US which are required by the main control unit HSG for safe automated ferry operation, are impaired in their function.
  • the determined emergency operation target trajectory NST is fed to the auxiliary control device NSG and stored there. Furthermore, for example, with the tracking sensor system SS, which is part of the environmental sensor system US, by detecting the lane markings
  • Track course FSI the lane are detected and information about the detected track FSI the auxiliary control unit NSG supplied and stored there.
  • the auxiliary control device NSG is responsible, for example, for carrying out a conventional vehicle dynamics control based on the initial state of the vehicle 2 detected by the inertial sensor system IS.
  • the inertial sensor system IS comprises sensors for determining a driving or wheel speed, a lateral acceleration and a yaw rate of the vehicle 2.
  • Inertial sensor information IS ! be at the
  • the auxiliary control unit NSG coordinates the auxiliary control unit NSG
  • Main control unit HSG is present, so that a safe continuation of the automated ferry operation is no longer ensured, the operating mode of the device 1 is switched from the regular operating mode to the emergency operating mode.
  • the auxiliary control unit NSG takes over the vehicle management, d. H. the task of regulating the movement of the vehicle 2.
  • the auxiliary control unit NSG carries out a trajectory control in such a way that the vehicle 2 is moved into the vehicle according to the last valid emergency operating target trajectory NST
  • the last valid emergency operation target trajectory NST is the last emergency operation target trajectory NST, which was determined by the main control unit HSG before occurrence of the malfunction and was supplied to the auxiliary control unit NSG for storage.
  • the emergency stop position may be a position ahead in its own lane, in particular a position on the edge of the lane. However, the emergency stop position may also be a position on an outermost right or leftmost edge of the road or a position on a roadside existing hard shoulder or a position on a drivable area next to the road.
  • Bremsaktorik BA are advantageously designed redundant, so that the
  • Operability of the device 1 is ensured in emergency mode even in case of failure of parts of the device 1, d. H. it is guaranteed that
  • Slave control unit NSG can fulfill its tasks at any time.
  • Vehicle position determined and according to the determined actual target deviation positioning commands AAI, LAI, BAI for the drive actuator AA, Lenkaktorik LA and Bremsaktorik BA are generated, which are aimed at minimizing the I st Sol I devia ch g.
  • the actual target deviation is the deviation of the current position of the vehicle 2, referred to below as the actual position, from the emergency operating target trajectory NST.
  • the localization of the vehicle 2, ie the determination of the actual position, required for the object control is carried out in the emergency operating mode by dead reckoning and, for example, by detecting the lane course of the lane traveled by the vehicle 2 by means of the tracking sensor system SS.
  • the current longitudinal position of the vehicle 2 in the vehicle longitudinal direction is determined by the dead reckoning based on a previous position of the vehicle 2. That is, by odometry or Comparable methods, the movement of the vehicle 2 is updated so that it is known at any time, where the vehicle 2 is located. It also other sizes, such as the vehicle position, the curvature and
  • Curvature change of the lane, etc. are taken into account.
  • the lateral position of the vehicle 2 relative to the lane markers i. H. the transverse position of the vehicle 2 in the lane, and thus determines the transverse position of the vehicle 2 in
  • lane Vehicle transverse direction determined.
  • the term lane is here generally meant the continuous existence of a lane, which is located in front of the vehicle 2 on the preceding, intended route.
  • Knowing the lane has the advantage that the desired departure of the emergency operation target trajectory NST is not solely due to dead reckoning based on the inertial state of the vehicle 2 descriptive driving dynamics variables such as
  • Acceleration, speed and yaw rate must be made, but that also the track track recorded online to maintain compliance with the
  • the track sensor SS used for track detection may comprise a camera and / or a lidar sensor. Possible camera systems are for example a prospective camera for
  • CMS collision mitigation system
  • the track sensor SS is the function of the auxiliary control unit NSG in emergency mode.
  • the method is based, it is thus that two operating modes are provided for the control of the vehicle 2 in the automated, especially highly automated or autonomous, ferry operation.
  • the first operating mode is a regular operating mode for the normal automated ferry operation in which the main control unit HSG the
  • Main responsibility for the automated vehicle guidance and the vehicle 2 automatically leads along the regular target trajectory to the specified target position.
  • the second operating mode is the emergency operating mode in which the vehicle 2 is guided to the emergency stop position by means of the auxiliary control device NSG, for example by means of an ESP control device according to the emergency operation target trajectory NST and braked to a standstill, if the main control device HSG due to a malfunction,
  • the emergency operation target trajectory is in the regular operating mode anticipatory in the event that switching to the
  • the vehicle 2 is decelerated in the emergency mode with a deceleration profile containing three deceleration phases VP1, VP2, VP3, as shown in Figure 2 by a delay a over the time t.
  • the delay a is a negative acceleration.
  • the first deceleration level For example, there is an increase in the delay a with the deceleration gradient of 15 m / s 3 until the first deceleration level of, for example, 5 m / s 2 is reached, and this first one
  • Delay level is maintained, for example, for a predetermined period of, for example, 0.3 s. Thereafter, a decrease in the delay a, as shown in Figure 2.
  • This braking is thus designed as a brake peak, d. H. as a
  • Delay pulse and serves in particular as a haptic feedback to a driver of the vehicle 2. This delay pulse signals the
  • This braking pulse also has the advantage that it is also at a vehicle power failure of the main on-board network of the vehicle 2, the
  • a somewhat longer moderate braking takes place with a delay corresponding to a second deceleration level, ie this braking lasts longer than the braking in the first
  • Delay phase VP1 and has a relation to the first level of delay lower amount of delay.
  • This second deceleration phase VP2 with its braking serves, in particular, for a preparation of road users surrounding, in particular following, the vehicle 2 to a following one
  • the braking in this second deceleration phase VP2 takes place, for example, with a delay of 3 m / s 2 and over a period of
  • the delay a is from the first one
  • Reduced delay level for example, 5 m / s 2 from the first delay phase VP1 to the second delay level of 3 m / s 2 and then maintained during the second delay phase VP2 for the predetermined period of, for example, two seconds.
  • VP2 is thus a weak braking, especially for a fixed predetermined period of time.
  • This delay a makes it possible for the following road users to become aware of the deceleration a of the vehicle 2 and to brake themselves, even without luminous brake lights which, for example, are inoperative due to the electrical system failure of the main on-board network.
  • the braking of the vehicle 2 is groundless from the perspective of the following road users, as they do not know the technical reason. Therefore, it is particularly advantageous to make the following road users aware of the particular situation with a slight delay a.
  • the third deceleration phase VP3 a strong braking takes place, which continues until a standstill of the vehicle 2 is reached or until the driver assumes a vehicle guidance of the vehicle 2.
  • This braking in the third deceleration phase VP3 has an amount of the deceleration value, referred to below as the third deceleration level.
  • the third deceleration level is above the second deceleration level and is advantageously equal to the first deceleration level.
  • This braking in the third deceleration phase VP3 takes place, for example, with a flat deceleration gradient of, for example, 5 m / s 3 and with a maximum deceleration of 5 m / s 2 . That is, the delay a increases starting from the second deceleration level from the second deceleration phase VP2 with the deceleration gradient of, for example, -5 m / s 3 to the third
  • Deceleration level for example, 5 m / s 2 and is held to a standstill at this level, unless the driver engages in advance and the
  • the vehicle 2 is therefore decelerated to a standstill, in particular with medium-level braking, if the vehicle driver does not previously take over the vehicle guidance.
  • the deceleration a is especially with a weak brake gradient, d. H. Delay gradients, set. Since the possibly existing following road users then already brake or have at least recognized that the vehicle 2 brakes, they will adapt their deceleration a to that of the vehicle 2 in emergency operation mode.
  • the delay a does not start immediately, but the first deceleration phase VP1 is preceded by a prediction phase PP.
  • Prediction phase PP is performed after switching from the regular operation mode to the emergency operation mode and before the first deceleration phase VP1.
  • the vehicle 2 in particular by means of the
  • a profile provided by the regular operating mode and its main control unit HSG in particular receives the emergency operation target trajectory NST and in the execution of a deadtime old profile, in particular the regular desired trajectory, is used in the prediction phase PP continued Control according to the automated ferry operation in the regular operating mode shown.
  • the delay profile thus has in the embodiment shown in FIG. 1 the prediction phase PP and the three delay phases VP1, VP2, VP3.
  • FIG. 3 shows a profile of a speed v of the vehicle 2 over the time t
  • FIG. 4 shows a profile of a braking distance s of the vehicle 2 over the time t from 130 km / h, which results from this procedure.
  • the regulation of the movement of the vehicle 2 is terminated, in particular, when the driver takes over the vehicle guidance.
  • the driver of the vehicle is due to the further braking in the second
  • Deceleration phase VP2 Deceleration phase VP2 and, if no takeover by the driver has taken place, take over as a result of the further braking in the third deceleration phase VP3, since these stunts for the driver without an apparent based on a recent traffic happening reason, so that the
  • Upon acceptance of the vehicle guide by the driver and / or intervention by the driver braking is advantageously terminated.
  • the driver actuates an accelerator pedal of the vehicle 2, which is also referred to as an accelerator pedal, or actuates a brake of the vehicle 2, in particular a brake pedal, and / or actuates one or more other input means.
  • a steering operation on a steering wheel of the vehicle 2 by the driver ends the delay a described above.
  • the described delay profile is in particular a minimum delay profile in order to safely transfer the vehicle 2 to a standstill.
  • a minimum delay profile in order to safely transfer the vehicle 2 to a standstill.
  • it may be provided that is delayed more than specified above. This can occur, for example, when approaching a jam end, when the lane on which the vehicle 2 is moving, is blocked in front of the vehicle 2 by standing other road users. It is then advantageously calculated the required constant delay and increased, for example by a safety factor. This constant delay will then
  • Delay profiles then at any time (or location point) to select the maximum value of the individual delays at the appropriate time (location point).
  • the described delay of the delay profile can for example be coded depending on the time t or integrated into a target speed to location points.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs (2) in einem automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen, Fährbetrieb, wobei das Fahrzeug (2) während des automatisierten Fährbetriebs sowohl in einem regulären Betriebsmodus als auch in einem Notbetriebsmodus betreibbar ist. Im regulären Betriebsmodus wird das Fahrzeug (2) automatisiert zu einer vorgegebenen Zielposition geführt. Bei Feststellung einer Funktionsbeeinträchtigung des regulären Betriebsmodus erfolgt eine Umschaltung vom regulären Betriebsmodus zum Notbetriebsmodus. Im Notbetriebsmodus wird das Fahrzeug (2) automatisiert zu einer Nothalteposition geführt. Erfindungsgemäß wird das Fahrzeug (2) im Notbetriebsmodus mit einem Verzögerungsprofil abgebremst, das drei Verzögerungsphasen (VP1, VP2, VP3) enthält, nämlich eine erste Verzögerungsphase (VP1) mit einer kurzzeitigen starken Bremsung, eine zweite Verzögerungsphase (VP2) mit einer etwas länger andauernden moderaten Bremsung und eine dritte Verzögerungsphase (VP3) mit einer starken Bremsung, die solange andauert, bis der Stillstand erreicht wird oder bis ein Fahrzeugführer des Fahrzeugs (2) eine Fahrzeugführung des Fahrzeugs (2) übernimmt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs und Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus dem Stand der Technik sind, wie in der DE 10 2013 213 171 A1 beschrieben, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs in einem
automatisierten Fährbetrieb bekannt. In dem Verfahren wird eine Standardtrajektorie ermittelt, die eine Fahrzeugführung gemäß der vom Fahrer vorgegebenen Zieleinstellung und der momentanen Fahrzeugumfeldsituation um setzt, und es wird eine
Sicherheitstrajektorie ermittelt, die ein sicheres Anhalten des Fahrzeugs im Falle eines Notfalls in Abhängigkeit der momentanen Fahrzeugumfeldsituation umsetzt. In dem Verfahren wird des Weiteren die Standardtrajektorie einer ersten Regelungseinrichtung zugeführt, durch die die Signale an Aktoreinrichtungen des Fahrzeugs zur
Fahrzeugführung auf Basis der Standardtrajektorie weiterleitbar sind, und die
Sicherheitstrajektorie wird einer zweiten Regelungseinrichtung zugeführt, durch die Signale an Aktoreinrichtungen des Fahrzeugs zur Fahrzeugführung auf Basis der Sicherheitstrajektorie weiterleitbar sind. Im Standardbetrieb werden die
Aktoreinrichtungen zur Fahrzeugführung durch die erste Regelungseinrichtung angesteuert und im Sicherheitsfall, wenn der automatisierte Fährbetrieb nicht
sichergestellt werden kann, werden die Aktoreinrichtungen durch die zweite
Regelungseinrichtung angesteuert, um das Fahrzeug ohne Gefährdung anzuhalten.
In der DE 10 2015 003 124 A1 der Anmelderin, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeugs in einem automatisierten Fährbetrieb beschrieben. Während einer Normalfunktion des automatisierten Fährbetriebs wird fortlaufend eine Notfallsolltrajektorie ermittelt und gespeichert, die nach Eintritt zumindest eines vorgegebenen
Fehlerereignisses einer automatisierten T rajektorienregelung des Fahrzeugs zugrunde gelegt werden soll. Bei einer erfolgten Detektion des Eintritts des zumindest einen vorgegebenen Fehlerereignisses wird ein Notfallbetriebsmodus aktiviert, in dem die automatisierte T rajektorienregelung des Fahrzeugs eingeleitet und gemäß der vor dem Eintritt des zumindest einen vorgegebenen Fehlerereignisses gespeicherten
Notfallsolltrajektorie für eine vorgegebene Zeitdauer und/oder bis zum Stillstand des Fahrzeugs durchgeführt wird, falls und solange keine Fahrzeugführungsübernahme durch einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs erfolgt.
In der noch nicht veröffentlichten DE 10 2017 01 1 808.6 der Anmelderin, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, werden ein Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs in einem automatisierten, insbesondere hochautomatisierten, Fährbetrieb und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben. In dem Verfahren wird der automatisierte Fährbetrieb von einem regulären Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug mittels eines Hauptsteuergeräts automatisiert entlang einer regulären Solltrajektorie zu einer vorgegebenen Zielposition geführt wird, zu einem Notbetriebsmodus, in dem das Fahrzeug mittels eines Nebensteuergeräts automatisiert entlang einer Notbetriebs-Solltrajektorie zu einer Nothalteposition geführt wird, umgeschaltet, wenn eine Funktionsbeeinträchtigung des Hauptsteuergeräts festgestellt wird. Im regulären Betriebsmodus werden fortlaufend die reguläre
Solltrajektorie, die Notbetriebs-Solltrajektorie und der Spurverlauf einer vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur in einem fahrzeugfesten Koordinatensystem des Hauptsteuergeräts ermittelt. Die ermittelte Notbetriebs-Solltrajektorie und der ermittelte Spurverlauf werden dem Nebensteuergerät zugeführt und dort gespeichert. Im Notbetriebsmodus wird der Spurverlauf der vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur in einem fahrzeugfesten
Koordinatensystem des Nebensteuergeräts ermittelt. Im Notbetriebsmodus wird, basierend auf dem im Nebensteuergerät gespeicherten Spurverlauf und dem vom Nebensteuergerät ermittelten Spurverlauf, ein Winkelfehler zwischen den
Koordinatensystemen des Hauptsteuergeräts und des Nebensteuergeräts ermittelt und sein Einfluss auf die vom Nebensteuergerät durchgeführte Regelung kompensiert.
Aus der DE 10 2016 221 581 A1 ist eine Steuervorrichtung zum teil- oder vollautonomen Führen eines Fahrzeugs bekannt, die das Fahrzeug bei funktionstüchtigen
Fahrzeugkomponenten auf der Basis eines regulären Reglermodells führt und die das Fahrzeug im Falle einer funktionsuntüchtigen Fahrzeugkomponenten auf der Basis eines Ausfall-Reglermodells in einen vorbestimmten sicheren Zustand manövriert. Aus der DE 10 2013 219 887 A1 ist ein Fahrerassistenzsystem zum automatisierten Steuern eines Fahrzeugs bekannt, das in bestimmten Situationen eine
Übernahmeaufforderung an einen Fahrzeugführer in Form einer ruckartigen
Fahrzeugverzögerung ausgibt.
Aus der DE 10 2008 056 204 A1 ist ein Kollisionsvermeidungssystem für Fahrzeuge bekannt, das beim Erkennen einer Kollisionsgefahr in einer ersten Stufe einen moderaten Bremseingriff ausführt und in einer zweiten Stufe einen gegenüber dem moderaten Bremseingriff stärkeren Bremseingriff ausführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs und eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einem Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs in einem
automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen, Fährbetrieb ist das Fahrzeug während des automatisierten Fährbetriebs in einem regulären Betriebsmodus oder in einem Notbetriebsmodus betreibbar. Im regulären Betriebsmodus wird das Fahrzeug automatisiert zu einer vorgegebenen Zielposition geführt. Vorzugsweise erfolgt dies mittels eines Hauptsteuergeräts entlang einer zur Zielposition führenden regulären Solltrajektorie. Falls im regulären Betriebsmodus eine Funktionsbeeinträchtigung festgestellt wird, insbesondere eine Funktionsbeeinträchtigung des vorzugsweise verwendeten Hauptsteuergeräts, wird eine Umschaltung vom regulären Betriebsmodus zum Notbetriebsmodus vorgenommen. Im Notbetriebsmodus wird das Fahrzeug automatisiert zu einer Nothalteposition geführt. Dies erfolgt vorzugsweise mittels eines Nebensteuergeräts entlang einer zur Nothalteposition führenden
Notbetriebs-Solltrajektorie. Die Funktionsweise des Notbetriebsmodus wird auch als Rückfallpfadfunktion bezeichnet. Vorteilhafterweise werden die reguläre Solltrajektorie und die Notbetriebs-Solltrajektorie im regulären Betriebsmodus fortlaufend ermittelt, insbesondere mittels des vorzugsweise verwendeten Hauptsteuergeräts. Durch die fortlaufende Neuermittlung der Notbetriebs- Solltrajektorie wird auch die das Ende der Notbetriebs-Solltrajektorie darstellende
Nothalteposition fortlaufend neu ermittelt. Die im regulären Betriebsmodus fortlaufend ermittelte Notbetriebs-Solltrajektorie wird dem Nebensteuergerät zu geführt und dort gespeichert. Die dem Nebensteuergerät zur Verfügung gestellte Notbetriebs- Solltrajektorie wird somit während des regulären Betriebsmodus fortlaufend upgedatet. Es wird vom regulären Betriebsmodus zum Notbetriebsmodus umgeschaltet, wenn eine Funktionsbeeinträchtigung des Hauptsteuergeräts festgestellt wird.
Unter Solltrajektorie und/oder Notbetriebs-Solltrajektorie wird beispielsweise nicht nur eine Ortskurve mit x,y-Koordinatenpunkten verstanden, sondern sie enthält beispielsweise neben den x,y-Koordinatenpunkten einer Ortskurve, entlang der das Fahrzeug sich bewegen soll, auch Informationen über eine Dynamik des Fahrzeugs entlang der
Ortskurve, d. h. ein Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsprofil, das beim
Abfahren der Ortskurve erzielt werden soll.
Erfindungsgemäß wird das Fahrzeug im Notbetriebsmodus mit einem Verzögerungsprofil abgebremst, das drei Verzögerungsphasen enthält: die nachfolgend als erste, zweite und dritte Verzögerungsphase bezeichnet werden. In der ersten Verzögerungsphase erfolgt eine kurzzeitige starke Bremsung, insbesondere als eine haptische Warnung, die insbesondere eine Übernahmeaufforderung darstellt. Besonders vorteilhaft ist es, die erste Verzögerungsphase derart auszulegen, dass die Verzögerung impulsartig bis zu einer maximalen Verzögerung, nachfolgend als erstes Verzögerungsniveau bezeichnet, ansteigt und dann auf ein zweites Verzögerungsniveau abfällt. Der Betrag des ersten Verzögerungsniveaus liegt vorzugsweise im Bereich von 3 m/s2 bis 9 m/s2,
vorteilhafterweise bei 5 m/s2. Der Verzögerungsanstieg erfolgt vorzugsweise mit einem Gradienten, dessen Betrag zwischen 5 m/s3 bis 30 m/s3 liegt und vorzugsweise 15 m/s3 beträgt. Der Verzögerungsabfall erfolgt vorzugsweise mit dem gleichen Gradientenbetrag wie der Verzögerungsanstieg oder mit einem zwischen 5 m/s3 und 100 m/s3 liegenden Gradientenbetrag.
Die Bremsung während der ersten Verzögerungshase ist insbesondere als ein
Bremspeak ausgebildet, d. h. als ein Verzögerungsimpuls, und dient insbesondere als eine haptische Rückmeldung an einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs. Dieser
Verzögerungsimpuls signalisiert dem Fahrzeugführer, dass es sich nicht um eine gewöhnliche Bremsung des automatisierten Fährbetriebs im regulären Betriebsmodus handelt. Dadurch wird er motiviert, sich einem Fahrgeschehen zuzuwenden. Dieser Bremsimpuls hat zudem den Vorteil, dass er auch bei einem Bordnetzausfall eines Hauptbordnetzes des Fahrzeugs, der zur Funktionsbeeinträchtigung, beispielsweise zu einem Abschalten, des Hauptsteuergeräts und zudem zum Abschalten von beispielsweise optischen und/oder akustischen Übernahmeaufforderungshinweisen führt, weiterhin als eine haptische dringende Übernahmeaufforderung vorliegt.
Der Betrag des zweiten Verzögerungsniveaus liegt vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 m/s2 bis 6 m/s2, wobei der Wert derart gewählt wird, dass er um einen vorgegebenen Betrag, vorzugsweise um mindestens 1 ,5 m/s2, unterhalb des ersten Verzögerungsniveaus liegt. Ein vorteilhafter Wert für das zweite Verzögerungsniveau ist beispielsweise 3 m/s2.
Mit Erreichen des zweiten Verzögerungsniveaus wird die zweite Verzögerungsphase eingeleitet. In der zweiten Verzögerungsphase erfolgt eine etwas länger andauernde moderate Bremsung auf dem zweiten Verzögerungsniveau, d. h. diese Bremsung dauert länger und ist schwächer als die Bremsung in der ersten Verzögerungsphase. Diese zweite Verzögerungsphase mit deren moderaten Bremsung dient insbesondere einer Vorbereitung von das Fahrzeug umgebenden, insbesondere nachfolgenden,
Verkehrsteilnehmern auf einen nachfolgenden Bremsvorgang. Ihre Dauer beträgt beispielsweise 0,3 s bis 3 s.
In der zweiten Verzögerungsphase erfolgt somit eine schwache Bremsung, insbesondere für eine fest vorgegebene Zeitdauer. Diese Verzögerung ermöglicht es, dass die nachfolgenden Verkehrsteilnehmer, auch ohne leuchtende Bremslichter, welche beispielsweise aufgrund des Bordnetzausfalls des Hauptbordnetzes funktionslos sind, auf die Verzögerung des Fahrzeugs aufmerksam werden und selbst bremsen. Die Bremsung des Fahrzeugs erfolgt aus Sicht der nachfolgenden Verkehrsteilnehmer grundlos, da sie den technischen Grund nicht kennen. Daher ist es besonders vorteilhaft, mit einer geringen Verzögerung die nachfolgenden Verkehrsteilnehmer auf die besondere Situation aufmerksam zu machen. In der an die zweite Verzögerungsphase anschließenden dritten Verzögerungsphase erfolgt eine starke Bremsung, die solange andauert, bis ein Stillstand des Fahrzeugs erreicht wird. Generell wird verzögert, bis der Fahrzeugführer eine Fahrzeugführung des Fahrzeugs übernimmt oder das Fahrzeug zum Stehen gekommen ist. In der dritten Verzögerungsphase steigt die Verzögerung vom zweiten Verzögerungsniveau bis zu einer als drittes Verzögerungsniveau bezeichneten maximalen Verzögerung an, deren Betrag um einen vorgegebenen Betrag, vorzugsweise um mindestens 1 ,5 m/s, oberhalb des zweiten Verzögerungsniveaus liegt. Der Betrag des dritten Verzögerungsniveaus liegt vorteilhafterweise zwischen 3 m/s2 und 10 m/s2 und ist vorzugsweise gleich dem Betrag des ersten Verzögerungsniveaus. Der Verzögerungsanstieg erfolgt vorzugsweise mit einem Gradienten, dessen Betrag zwischen 1 ,5 m/s3 und 15 m/s3 liegt, und beispielsweise 5 m/s3 beträgt.
In dieser dritten Verzögerungsphase wird das Fahrzeug somit insbesondere mit einer mittelstarken Bremsung bis in den Stillstand verzögert, wenn der Fahrzeugführer nicht vorher die Fahrzeugführung übernimmt. Die Verzögerung wird insbesondere mit einem schwachen Bremsgradienten, d. h. Verzögerungsgradienten, eingestellt. Da die eventuell vorhandenen nachfolgenden Verkehrsteilnehmer dann bereits bremsen oder zumindest realisiert haben, dass das Fahrzeug bremst, werden sie ihre Verzögerung an die des im Notbetriebsmodus befindlichen Fahrzeugs anpassen.
Mittels der erfindungsgemäßen Lösung erfährt der Fahrzeugführer in jeder Situation, beispielsweise auch bei einem Bordnetzausfall des Hauptbordnetzes, dass er die
Fahrzeugführung zu übernehmen hat. Auf zusätzliche redundante optische oder akustische Warngeber kann verzichtet werden. Der sichere Fahrzeugzustand des
Stillstands wird so schnell wie möglich erreicht, ohne nachfolgende Verkehrsteilnehmer zu gefährden und Fahrzeuginsassen des Fahrzeugs zu stark zu erschrecken.
Die Regelung der Bewegung des Fahrzeugs wird vorzugsweise beendet, wenn der Fahrzeugführer die Fahrzeugführung übernimmt. Insbesondere wird der Fahrzeugführer die Fahrzeugführung infolge der weiteren Bremsung in der zweiten Verzögerungsphase und, falls noch keine Übernahme durch den Fahrzeugführer erfolgt ist, infolge der weiteren Bremsung in der dritten Verzögerungsphase übernehmen, da diese Bremsungen für den Fahrzeugführer ohne einen ersichtlichen auf einem aktuellen Verkehrsgeschehen basierenden Grund erfolgen, so dass der Fahrzeugführer erkennt, dass der reguläre Betriebsmodus des automatisierten Fährbetriebs nicht mehr vorliegt. Falls er nicht frühzeitig die Fahrzeugführung wahrnimmt, wird das Fahrzeug bis in den Stillstand abgebremst.
Bei Übernahme der Fahrzeugführung durch den Fahrzeugführer und/oder bei einem Eingriff durch den Fahrzeugführer wird die Bremsung vorteilhafterweise beendet. Dazu wird beispielsweise erkannt, ob der Fahrzeugführer ein auch als Gaspedal bezeichnetes Fahrpedal des Fahrzeugs betätigt oder selbst eine Bremse des Fahrzeugs, insbesondere ein Bremspedal, betätigt und/oder ein oder mehrere andere Eingabemittel betätigt.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Lenkbetätigung an einem Lenkrad des Fahrzeugs durch den Fahrzeugführer die oben beschriebene Verzögerung beendet.
Das beschriebene Verzögerungsprofil ist insbesondere ein Mindestverzögerungsprofil, um das Fahrzeug sicher in den Stillstand zu überführen. Beispielsweise in Situationen, bei denen im Vorfeld eine Bremssituation vorliegt, kann vorgesehen sein, dass stärker als oben angegeben verzögert wird. Dies kann beispielsweise bei einer Annäherung an ein Stauende auftreten, wenn eine Fahrspur, auf welcher sich das Fahrzeug bewegt, vor dem Fahrzeug durch stehende andere Verkehrsteilnehmer blockiert ist. Es wird dann vorteilhafterweise die erforderliche konstante Verzögerung berechnet und beispielsweise um einen Sicherheitsfaktor erhöht. Diese Verzögerung wird dann vorteilhafterweise zusammen mit dem oben angegebenen Verzögerungsprofil verwendet, beispielsweise derart, dass durch eine Bildung eines Minimalwerts von beiden Verzögerungen die resultierende Verzögerung gebildet wird, insbesondere indem die, insbesondere betragsmäßigen, Minimalwerte beider Verzögerungen addiert werden, so dass die Form des Verzögerungsprofils erhalten bleibt und lediglich sich die Verzögerungswerte durch die Addition der konstanten Verzögerung entsprechend ändern.
Die beschriebene Verzögerung des Verzögerungsprofils, mit oder ohne die zusätzliche konstante Verzögerung, kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Zeit oder integriert zu einer Soll-Geschwindigkeit zu Ortspunkten kodiert werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass nach dem Umschalten vom regulären
Betriebsmodus zum Notbetriebsmodus und vor der ersten Verzögerungsphase eine Prädiktionsphase durchgeführt wird, in der das Fahrzeug, insbesondere mittels des Nebensteuergeräts, weiter automatisiert entlang der regulären Solltrajektorie geführt wird. Das heißt, es erfolgt eine Prädiktion mit einer Fortführung eines Soll-Fahrzustands eines funktionierenden regulären automatisierten Fährbetriebs, wie er im regulären
Betriebsmodus erfolgen würde. Die Prädiktionsphase schreibt somit den aktuellen Soll-Fahrzustand des regulären automatisierten Fährbetriebs des regulären
Betriebsmodus fort. Da die Rückfallpfadfunktion, d. h. der Notbetriebsmodus, ein vom regulären Betriebsmodus und dessen Hauptsteuergerät zur Verfügung gestelltes Profil, insbesondere die Notbetriebs-Solltrajektorie, erhält und in der Ausführung auf ein um die T otzeit t_tot altes Profil, insbesondere die reguläre Solltrajektorie, zurückgreift, wird in der Prädiktionsphase die fortgeführte Regelung gemäß des automatisierten Fährbetriebs im regulären Betriebsmodus abgebildet.
Das Nebensteuergerät, mittels dessen das Fahrzeug im Notbetriebsmodus automatisiert entlang der Notbetriebs-Solltrajektorie zur Nothalteposition geführt wird, ist beispielsweise als ein Fahrdynamikregelungssteuergerät und/oder Bremssteuergerät ausgebildet, insbesondere als ein Steuergerät für ein elektronisches Stabilitätsprogramm
(ESP-Steuergerät). Ein solches Nebensteuergerät ist insbesondere„Fail Operational“ ausgebildet. Das heißt es arbeitet beispielsweise auch im Fehlerfall weiter und bleibt somit auch im Fehlerfall operativ. Es weist somit eine sehr hohe Ausfallsicherheit auf, so dass seine Funktionsfähigkeit auch bei auftretenden Fehlern weiterhin sichergestellt ist. Beispielsweise wird dies erreicht, indem Komponenten und/oder Funktionen redundant ausgelegt sind. Insbesondere erfolgt eine elektrische Energieversorgung des
Nebensteuergeräts vorteilhafterweise nicht oder zumindest nicht ausschließlich über das Hauptbordnetz, über welches auch das Hauptsteuergerät mit elektrischer Energie versorgt wird, sondern beispielsweise über ein Nebensteuergerätbordnetz und/oder auf andere Weise, beispielsweise mittels eines für das Nebensteuergerät vorgesehenen Energiespeichers, zum Beispiel mittels einer Batterie und/oder eines Akkumulators und/oder eines Kondensators. Dadurch wird auch bei einem die Funktion des
Hauptsteuergeräts beeinträchtigenden Bordnetzausfall der Notbetriebsmodus mittels des Nebensteuergeräts sichergestellt.
Bei einer Vorgabe eines Geschwindigkeitsprofils anstelle des Verzögerungsprofils vom Hauptsteuergerät zu diesem Nebensteuergerät ist es vorteilhaft, wenn der Bremspeak, d. h. der Verzögerungsimpuls der ersten Verzögerungsphase, direkt in diesem
Nebensteuergerät hinterlegt ist. Wird die Rückfallpfadfunktion und somit der Notbetriebsmodus von diesem Nebensteuergerät aktiviert, wird automatisch zuerst der Bremspeak, d. h. dieser Verzögerungsimpuls, angesteuert und anschließend werden die Geschwindigkeitsvorgaben eingestellt. Diese Aufteilung ermöglicht es, einen
Kommunikationsaufwand stark zu reduzieren und in Situationen, bei denen die obige aufgeführte Bremsung nicht ausreichend ist, die Bremsung und/oder die
Geschwindigkeitsvorgaben flexibel anzupassen.
Eine Funktionsbeeinträchtigung des Hauptsteuergeräts liegt beispielsweise dann vor, wenn das Hauptsteuergerät selbst eine Fehlfunktion aufweist, und/oder wenn eine Umgebungssensorik des Fahrzeugs, welche vom Hauptsteuergerät benötigte
Umgebungsinformationen liefert, eine Fehlfunktion aufweist. Die jeweilige Fehlfunktion kann beispielsweise aus einem Bordnetzausfall des Hauptbordnetzes des Fahrzeugs und/oder aus anderen Ereignissen resultieren.
Beispielsweise wird die Nothalteposition im regulären Betriebsmodus fortlaufend als eine Position ermittelt, die sich an einem äußersten Rand einer Fahrspur oder einer Straße, auf einem Standstreifen oder auf einem befahrbaren Bereich neben der Straße befindet. Dadurch wird im Notbetriebsmodus ein Bewegen des Fahrzeugs in einen sicheren Bereich, insbesondere außerhalb eines laufenden Verkehrsgeschehens, ermöglicht, so dass eine Gefährdung sowohl für das Fahrzeug und dessen Fahrzeuginsassen als auch für andere Verkehrsteilnehmer reduziert ist.
Beispielsweise wird im Notbetriebsmodus eine Lokalisierung des Fahrzeugs durch geführt, um eine Abweichung der Position des Fahrzeugs von der Notbetriebs-Solltrajektorie zu ermitteln. Die Lokalisierung in Fahrzeugquerrichtung basiert dabei vorteilhafterweise auf einer Ermittlung eines Abstands zwischen dem Fahrzeug und mindestens einer
Spurmarkierung einer vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur.
Vorteilhafterweise erfolgt die Lokalisierung in Fahrzeugquerrichtung auf
Streckenabschnitten, auf denen keine Spurmarkierungen vorhanden sind oder auf denen mit Fehldetektionen der Spurmarkierungen zu rechnen sind, durch Koppelnavigation.
Die Lokalisierung in Fahrzeuglängsrichtung erfolgt vorteilhafterweise durch
Koppelnavigation. Die im regulären Betriebsmodus ermittelte reguläre Solltrajektorie,
Notbetriebs-Solltrajektorie und beispielsweise der Spurverlauf, welcher beispielsweise ebenfalls an das Nebensteuergerät übermittelt wird, werden vorteilhafterweise vom Hauptsteuergerät basierend auf Umgebungsinformationen ermittelt, die das
Hauptsteuergerät von einer Umgebungssensorik erhält.
Es kann vorgesehen sein, dass die im Nebensteuergerät gespeicherte
Notbetriebs-Solltrajektorie im Notbetriebsmodus vom Nebensteuergerät an veränderte Umgebungsbedingungen angepasst wird, sofern die Umgebungssensorik oder Teile davon im Notbetriebsmodus funktionsfähig sind und aktuelle Umgebungsinformationen zur Verfügung stellen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist insbesondere dazu ausgebildet und eingerichtet, dieses Verfahren durchzuführen. Es umfasst insbesondere das Hauptsteuergerät, das zur fortlaufenden Ermittlung der zur
vorgegebenen Zielposition führenden regulären Solltrajektorie und der zur
Nothalteposition führenden Notbetriebs-Solltrajektorie vorgesehen ist, wobei das
Hauptsteuergerät eingerichtet ist, im regulären Betriebsmodus der Vorrichtung die Fahrzeugführung zu übernehmen und das Fahrzeug nach Maßgabe der ermittelten regulären Solltrajektorie zu führen, und das Nebensteuergerät, das zur Speicherung der vom Hauptsteuergerät ermittelten Notbetriebs-Solltrajektorie vorgesehen ist, wobei das Nebensteuergerät eingerichtet ist, bei Eintritt einer Funktionsbeeinträchtigung des Hauptsteuergeräts die Fahrzeugführung zu übernehmen und das Fahrzeug nach
Maßgabe der Notbetriebs-Solltrajektorie zu führen. Das Nebensteuergerät ist weiterhin eingerichtet, das Fahrzeug mit dem Verzögerungsprofil abzubremsen, das die drei oben bereits beschriebenen Verzögerungsphasen enthält, die erste Verzögerungsphase mit der kurzzeitigen starken Bremsung als haptische Warnung, die zweite Verzögerungsphase mit der etwas länger andauernden moderaten Bremsung und die dritte
Verzögerungsphase mit der starken Bremsung, die solange andauert, bis der Stillstand erreicht wird oder bis der Fahrzeugführer des Fahrzeugs die Fahrzeugführung des Fahrzeugs übernimmt. Daraus resultieren die oben bereits geschilderten Vorteile.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung auch die Umgebungssensorik. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur
Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs in einem automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen, Fährbetrieb,
Fig. 2 schematisch ein Verzögerungsverlauf über der Zeit,
Fig. 3 schematisch ein Detailausschnitt aus Figur 2,
Fig. 4 schematisch ein Geschwindigkeitsverlauf über der Zeit, und
Fig. 5 schematisch ein Bremsweg über der Zeit.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt in schematischer Blockschaltbilddarstellung eine Vorrichtung 1 zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs 2 in einem automatisierten, insbesondere
hochautomatisierten oder autonomen, Fährbetrieb, insbesondere zur Durchführung eines entsprechenden Verfahrens zur Regelung der Bewegung des Fahrzeugs 2 in einem automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen, Fährbetrieb. Eine solche Vorrichtung 1 und ein solches Verfahren werden bereits in der noch nicht veröffentlichten DE 10 2017 01 1 808.6 der Anmelderin beschrieben, deren vollständiger Inhalt hiermit durch Referenz aufgenommen wird, insbesondere deren
Figurenbeschreibung und Figuren.
Die Vorrichtung 1 umfasst beispielsweise ein Hauptsteuergerät HSG, ein
Nebensteuergerät NSG, eine Umgebungssensorik US mit einer Spursensorik SS zur Erkennung von Fahrspurmarkierungen einer vom Fahrzeug 2 aktuell befahrenen
Fahrspur, ein globales Navigationssatellitensystem oder zumindest eine Empfangs- und Verarbeitungsanordnung GNSS für Signale des zumindest einen globalen
Navigationssatellitensystems, welches entsprechende Navigationsinformationen GNSSI auf die in Figur 1 gezeigte Weise weiterleitet, eine Inertialsensorik IS, eine
Antriebsaktorik AA, eine Lenkaktorik LA und eine Bremsaktorik BA.
Die Vorrichtung 1 kann in einem regulären Betriebsmodus und in einem
Notbetriebsmodus betrieben werden. Der reguläre Betriebsmodus ist der Betriebsmodus, in dem das Fahrzeug 2 unter Berücksichtigung einer Umgebungssituation im
automatisierten Fährbetrieb zu einer vorgegebenen Zielposition geführt wird. Eine Routenplanung zur Zielposition wird insbesondere mit dem globalen
Navigationssatellitensystem durchgeführt.
Der reguläre Betriebsmodus setzt voraus, dass der automatisierte Fährbetrieb sicher durchgeführt werden kann. Wenn aufgrund einer Fehlfunktion der Vorrichtung 1 die sichere Durchführung des automatisierten Fährbetriebs nicht mehr sichergestellt werden kann, wird der Betriebsmodus vom regulären Betriebsmodus auf den Notbetriebsmodus umgeschaltet, in dem das Fahrzeug 2 automatisiert in eine vorab ermittelte
Nothalteposition geführt wird.
Im regulären Betriebsmodus empfängt das Hauptsteuergerät HSG von der
Umgebungssensorik US Umgebungsinformationen USI, insbesondere Informationen über Spurmarkierungen SSI und Objekte, die in die eigene Fahrspur hineinragen oder sich in die eigene Fahrspur hineinbewegen. Basierend auf den empfangenen
Umgebungsinformationen USI, SSI plant das Hauptsteuergerät HSG fortlaufend, d. h. in zyklischen Zeitabständen, den Bewegungsverlauf des Fahrzeugs 2 innerhalb eines vorgegebenen Vorausschauhorizonts. Das Ergebnis dieser Planung ist eine
Solltrajektorie, nachfolgend reguläre Solltrajektorie genannt, die einen Pfad angibt, auf dem das Fahrzeug 2 automatisiert in Richtung der Zielposition geführt werden soll, und die angibt, mit welchem Geschwindigkeitsprofil sich das Fahrzeug 2 auf diesem Pfad bewegen soll.
Im regulären Betriebsmodus führt das Hauptsteuergerät HSG eine Trajektorienregelung derart durch, dass das Fahrzeug 2 entsprechend den Vorgaben der regulären
Solltrajektorie geführt wird. Das Hauptsteuergerät HSG erzeugt hierfür
Stellbefehle AAI, LAI, BAI für die auf die Längs- und Querdynamik des Fahrzeugs 2 wirkende Antriebsaktorik AA, Lenkaktorik LA und Bremsaktorik BA. Im dargestellten Beispiel werden die Antriebsaktorik AA und die Lenkaktorik LA vom
Hauptsteuergerät HSG direkt angesteuert, während die Ansteuerung der Bremsaktorik BA über das Nebensteuergerät NSG, das vom Hauptsteuergerät HSG die entsprechenden Stellbefehle BAI erhält, angesteuert wird.
Im regulären Betriebsmodus plant das Hauptsteuergerät HSG des Weiteren,
vorausschauend für den Fall, dass der automatisierte Fährbetrieb aufgrund einer
Fehlfunktion des Hauptsteuergeräts HSG beendet werden muss, fortlaufend, d. h. in zyklischen Zeitabständen, eine Notbetriebs-Solltrajektorie NST.
Die Notbetriebs-Solltrajektorie NST wird derart geplant, dass möglichen Hindernissen ausgewichen wird und dass das Fahrzeug 2 in einer vorausliegenden sicheren
Nothalteposition angehalten wird. Die Notbetriebs-Solltrajektorie NST gibt an, auf welchem Pfad und beispielsweise mit welchem Geschwindigkeitsprofil das Fahrzeug 2 bei Feststellung der Fehlfunktion in die sichere Nothalteposition NP gebracht werden soll.
Eine Fehlfunktion des Hauptsteuergeräts HSG liegt beispielsweise dann vor, wenn das Hauptsteuergerät HSG selbst nicht mehr betriebsbereit ist oder wenn Teile der
Umgebungssensorik US, die vom Hauptsteuergerät HSG für den sicheren automatisierten Fährbetrieb zwingend benötigt werden, in ihrer Funktion beeinträchtigt sind. Die ermittelte Notbetriebs-Solltrajektorie NST wird dem Nebensteuergerät NSG zu geführt und dort gespeichert. Des Weiteren kann beispielsweise mit der Spursensorik SS, die Bestandteil der Umgebungssensorik US ist, durch Erfassung der Spurmarkierungen ein
Spurverlauf FSI der Fahrspur erfasst werden und Informationen über den erfassten Spurverlauf FSI dem Nebensteuergerät NSG zugeführt und dort gespeichert werden.
Das Nebensteuergerät NSG ist beispielsweise verantwortlich für die Durchführung einer herkömmlichen Fahrdynamikregelung basierend auf dem mit der Inertialsensorik IS erfassten Initialzustand des Fahrzeugs 2. Die Inertialsensorik IS umfasst dabei Sensoren zur Bestimmung einer Fahr- oder Radgeschwindigkeit, einer Querbeschleunigung und einer Gierrate des Fahrzeugs 2. Inertialsensorikinformationen IS! werden an das
Nebensteuergerät NSG übermittelt. Das Nebensteuergerät NSG koordiniert die
Bremsanforderungen des Hauptsteuergeräts HSG, d. h. die Stellbefehle BAI für die Bremsaktorik BA, mit den Bremsanforderungen der Fahrdynamikregelung. Die
Koordination erfolgt insbesondere derart, dass die Bremsanforderungen der
Fahrdynamikregelung gegenüber den Bremsanforderungen des Hauptsteuergeräts HSG vorrangig bedient werden. Wenn im regulären Betriebsmodus festgestellt wird, dass eine Fehlfunktion des
Hauptsteuergeräts HSG vorliegt, so dass eine sichere Fortsetzung des automatisierten Fährbetriebs nicht mehr sichergestellt ist, wird der Betriebsmodus der Vorrichtung 1 vom regulären Betriebsmodus in den Notbetriebsmodus umgeschaltet. Im Notbetriebsmodus übernimmt das Nebensteuergerät NSG die Fahrzeugführung, d. h. die Aufgabe, die Bewegung des Fahrzeugs 2 zu regeln.
Das Nebensteuergerät NSG führt hierzu eine Trajektorienregelung derart durch, dass das Fahrzeug 2 gemäß der zuletzt gültigen Notbetriebs-Solltrajektorie NST in die
Nothalteposition geführt wird. Die zuletzt gültige Notbetriebs-Solltrajektorie NST ist die letzte Notbetriebs-Solltrajektorie NST, die vom Hauptsteuergerät HSG vor Eintritt der Fehlfunktion ermittelt wurde und dem Nebensteuergerät NSG zur Speicherung zugeführt wurde. Die Nothalteposition kann eine vorausliegende Position auf der eigenen Fahrspur sein, insbesondere eine Position am Rande der Fahrspur. Die Nothalteposition kann aber auch eine Position auf einem äußersten rechten oder äußersten linken Rand der Straße sein oder eine Position auf einem am Straßenrand vorhandenen Standstreifen oder eine Position auf einem befahrbaren Bereich neben der Straße.
Das Nebensteuergerät NSG, die Antriebsaktorik AA, die Lenkaktorik LA und die
Bremsaktorik BA sind vorteilhafterweise redundant ausgeführt, so dass die
Funktionsfähigkeit der Vorrichtung 1 im Notbetriebsmodus auch bei einem Ausfall von Teilen der Vorrichtung 1 sichergestellt ist, d. h. es ist sichergestellt, dass das
Nebensteuergerät NSG seine Aufgaben jederzeit erfüllen kann.
Zur T rajektorienregelung wird vorteilhafterweise eine Ist-Soll-Abweichung der
Fahrzeugposition ermittelt und entsprechend der ermittelten Ist-Soll-Abweichung werden Stellbefehle AAI, LAI, BAI für die Antriebsaktorik AA, Lenkaktorik LA und Bremsaktorik BA generiert, die auf eine Minimierung der I st-Sol I-Abwei ch u n g ausgerichtet sind. Die Ist-Soll-Abweichung ist die Abweichung der aktuellen Position des Fahrzeugs 2, nachfolgend Ist-Position genannt, von der Notbetriebs-Solltrajektorie NST.
Die für die T rajektorienregelung erforderliche Lokalisierung des Fahrzeugs 2, d. h. die Ermittlung der Ist-Position, wird im Notbetriebsmodus durch Koppelnavigation und beispielsweise durch Erfassung des Fahrspurverlaufs der vom Fahrzeug 2 befahrenen Fahrspur mittels der Spursensorik SS durchgeführt. Dabei wird die aktuelle Längsposition des Fahrzeugs 2 in Fahrzeuglängsrichtung durch die Koppelnavigation basierend auf einer vorherigen Position des Fahrzeugs 2 ermittelt. Das heißt, mittels Odometrie oder vergleichbarer Methoden wird die Bewegung des Fahrzeugs 2 fortgeschrieben, so dass zu jedem Zeitpunkt bekannt ist, wo sich das Fahrzeug 2 befindet. Dabei können auch weitere Größen, beispielsweise die Fahrzeuglage, die Krümmung und
Krümmungsänderung der Fahrspur etc. berücksichtigt werden.
Beispielsweise wird durch die Erfassung der Spurmarkierungen die Lateralposition des Fahrzeugs 2 relativ zu den Spurmarkierungen, d. h. die Querposition des Fahrzeugs 2 in der Fahrspur, ermittelt und mithin die Querposition des Fahrzeugs 2 in
Fahrzeugquerrichtung ermittelt. Unter dem Begriff Fahrspur ist hier allgemein die kontinuierliche Existenz einer Fahrspur gemeint, welche sich vor dem Fahrzeug 2 auf der vorausliegenden, beabsichtigten Fahrstrecke befindet.
Mit Kenntnis der Fahrspur hat man den Vorteil, dass das gewünschte Abfahren der Notbetriebs-Solltrajektorie NST nicht alleinig durch Koppelnavigation basierend auf dem Inertialzustand des Fahrzeugs 2 beschreibenden fahrdynamischen Größen wie
Beschleunigung, Geschwindigkeit und Gierrate erfolgen muss, sondern dass auch der online erfasste Spurverlauf der Fahrspur zur Einhaltung der
Notbetriebs-Solltrajektorie NST herangezogen werden kann. Die zur Spurerfassung verwendete Spursensorik SS kann eine Kamera und/oder einen Lidar-Sensor umfassen. Mögliche Kamerasysteme sind beispielsweise eine vorausblickende Kamera für
CMS-Systeme (CMS = Collision Mitigation System) oder auch Kameras für
Parkassistenzsysteme. Die einzige Voraussetzung ist es, dass die Spursensorik SS dem Nebensteuergerät NSG im Notbetriebsmodus funktionsfähig zur Verfügung steht.
Der Grundgedanke, welcher der Vorrichtung 1 und dem mit ihr durchzuführenden
Verfahren zugrunde liegt, ist es somit, dass zwei Betriebsmodi für die Regelung des Fahrzeugs 2 im automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen, Fährbetrieb vorgesehen sind. Der erste Betriebsmodus ist ein regulärer Betriebsmodus für den normalen automatisierten Fährbetrieb, in dem das Hauptsteuergerät HSG die
Hauptverantwortung für die automatisierte Fahrzeugführung hat und das Fahrzeug 2 automatisiert entlang der regulären Solltrajektorie zur vorgegebenen Zielposition führt.
Der zweite Betriebsmodus ist der Notbetriebsmodus, in dem das Fahrzeug 2 mittels des Nebensteuergeräts NSG, beispielsweise mittels eines ESP-Steuergergeräts, gemäß der Notbetriebs-Solltrajektorie NST zur Nothalteposition geführt und in den Stillstand gebremst wird, falls das Hauptsteuergerät HSG aufgrund einer Fehlfunktion,
beispielsweise Ausfall des Hauptsteuergeräts HSG, eines Hauptbordnetzes und/oder der Sensorik, seine Aufgabe nicht mehr erfüllen kann und sofern der Fahrzeugführer die Fahrzeugführung nicht selbst übernimmt. Die Notbetriebs-Solltrajektorie wird im regulären Betriebsmodus vorausschauend für den Fall, dass eine Umschaltung in den
Notbetriebsmodus erforderlich sein sollte, ermittelt und dem Nebensteuergerät NSG zur Verfügung gestellt. Diese Funktionalität wird als Rü ckfa 11 pfadf u n kti on bezeichnet.
Bei diesem Verfahren und dieser Vorrichtung 1 ist des Weiteren vorgesehen, dass das Fahrzeug 2 im Notbetriebsmodus mit einem Verzögerungsprofil abgebremst wird, das drei Verzögerungsphasen VP1 , VP2, VP3 enthält, wie in Figur 2 anhand einer Verzögerung a über die Zeit t dargestellt ist. Die Verzögerung a ist dabei eine negative Beschleunigung.
In der ersten Verzögerungsphase VP1 , vergrößert dargestellt in Figur 2, erfolgt eine kurzzeitige starke Bremsung, insbesondere als eine haptische Warnung, die
insbesondere eine Übernahmeaufforderung darstellt. Diese Bremsung erfolgt
beispielsweise mit einem Betrag des Verzögerungsgradienten von 15 m/s3 und mit einem maximalen Verzögerungsbetrag von 5 m/s2. Dieser maximale Verzögerungsbetrag wird nachfolgend als erstes Verzögerungsniveau bezeichnet. Das Heißt, es erfolgt eine Zunahme der Verzögerung a mit dem Verzögerungsgradienten von 15 m/s3, bis das erste Verzögerungsniveau von beispielsweise 5 m/s2 erreicht ist, und dieses erste
Verzögerungsniveau wird beispielsweise noch für eine vorgegebene Zeitdauer von bspw. 0,3 s aufrechterhalten. Danach erfolgt eine Abnahme der Verzögerung a, wie in Figur 2 gezeigt.
Diese Bremsung ist somit als ein Bremspeak ausgebildet, d. h. als ein
Verzögerungsimpuls, und dient insbesondere als eine haptische Rückmeldung an einen Fahrzeugführer des Fahrzeugs 2. Dieser Verzögerungsimpuls signalisiert dem
Fahrzeugführer, dass es sich nicht um eine gewöhnliche Bremsung des automatisierten Fährbetriebs im regulären Betriebsmodus handelt. Dadurch wird er motiviert, sich einem Fahrgeschehen zuzuwenden. Dieser Bremsimpuls hat zudem den Vorteil, dass er auch bei einem Bordnetzausfall des Hauptbordnetzes des Fahrzeugs 2, der zur
Funktionsbeeinträchtigung, beispielsweise zu einem Abschalten, des
Hauptsteuergeräts HSG und zudem zum Abschalten von beispielsweise optischen und/oder akustischen Übernahmeaufforderungshinweisen führt, weiterhin als eine haptische dringende Übernahmeaufforderung vorliegt. In der zweiten Verzögerungsphase VP2 erfolgt eine etwas länger andauernde moderate Bremsung mit einer einem zweiten Verzögerungsniveau entsprechenden Verzögerung, d. h. diese Bremsung dauert länger an als die Bremsung in der ersten
Verzögerungsphase VP1 und weist einen gegenüber dem ersten Verzögerungsniveau geringeren Betrag der Verzögerung auf. Diese zweite Verzögerungsphase VP2 mit deren Bremsung dient insbesondere einer Vorbereitung von das Fahrzeug 2 umgebenden, insbesondere nachfolgenden, Verkehrsteilnehmern auf einen nachfolgenden
Bremsvorgang. Die Bremsung in dieser zweiten Verzögerungsphase VP2 erfolgt beispielsweise mit einer Verzögerung von 3 m/s2 und über eine Zeitdauer von
beispielsweise zwei Sekunden, vorteilhafterweise inklusive eines Bremsrucks.
Beispielsweise wird, wie in Figur 2 gezeigt, die Verzögerung a vom ersten
Verzögerungsniveau von beispielsweise 5 m/s2 aus der ersten Verzögerungsphase VP1 auf das zweite Verzögerungsniveau von 3 m/s2 reduziert und dann während der zweiten Verzögerungsphase VP2 für die vorgegebene Zeitdauer von beispielsweise zwei Sekunden aufrechterhalten.
In der zweiten Verzögerungsphase VP2 erfolgt somit eine schwache Bremsung, insbesondere für eine fest vorgegebene Zeitdauer. Diese Verzögerung a ermöglicht es, dass die nachfolgenden Verkehrsteilnehmer, auch ohne leuchtende Bremslichter, welche beispielsweise aufgrund des Bordnetzausfalls des Hauptbordnetzes funktionslos sind, auf die Verzögerung a des Fahrzeugs 2 aufmerksam werden und selbst bremsen. Die Bremsung des Fahrzeugs 2 erfolgt aus Sicht der nachfolgenden Verkehrsteilnehmer grundlos, da sie den technischen Grund nicht kennen. Daher ist es besonders vorteilhaft, mit einer geringen Verzögerung a die nachfolgenden Verkehrsteilnehmer auf die besondere Situation aufmerksam zu machen.
In der dritten Verzögerungsphase VP3 erfolgt eine starke Bremsung, die solange andauert, bis ein Stillstand des Fahrzeugs 2 erreicht wird oder bis der Fahrzeugführer eine Fahrzeugführung des Fahrzeugs 2 übernimmt. Diese Bremsung in der dritten Verzögerungsphase VP3 weist einen nachfolgend als drittes Verzögerungsniveau bezeichneten Betrag des Verzögerungswertes auf. Das dritte Verzögerungsniveau liegt oberhalb des zweiten Verzögerungsniveaus und ist vorteilhafterweise gleich dem ersten Verzögerungsniveau. Diese Bremsung in der dritten Verzögerungsphase VP3 erfolgt beispielsweise mit einem flachen Verzögerungsgradienten von beispielsweise 5 m/s3 und mit einer maximalen Verzögerung von 5 m/s2. Das heißt, die Verzögerung a steigt ausgehend vom zweiten Verzögerungsniveau aus der zweiten Verzögerungsphase VP2 mit dem Verzögerungsgradienten von beispielsweise -5 m/s3 bis zum dritten
Verzögerungsniveau von beispielsweise 5 m/s2 an und wird bis zum Stillstand auf diesem Niveau gehalten, sofern der Fahrzeugführer nicht vorher eingreift und die
Fahrzeugführung übernimmt.
In dieser dritten Verzögerungsphase VP3 wird das Fahrzeug 2 somit insbesondere mit einer mittelstarken Bremsung bis in den Stillstand verzögert, wenn der Fahrzeugführer nicht vorher die Fahrzeugführung übernimmt. Die Verzögerung a wird insbesondere mit einem schwachen Bremsgradienten, d. h. Verzögerungsgradienten, eingestellt. Da die eventuell vorhandenen nachfolgenden Verkehrsteilnehmer dann bereits bremsen oder zumindest erkannt haben, dass das Fahrzeug 2 bremst, werden sie ihre Verzögerung a an die des im Notbetriebsmodus befindlichen Fahrzeugs 2 anpassen.
Wie in Figur 1 ersichtlich, setzt die Verzögerung a nicht sofort ein, sondern der ersten Verzögerungsphase VP1 geht eine Prädiktionsphase PP voraus. Diese
Prädiktionsphase PP wird nach dem Umschalten vom regulären Betriebsmodus zum Notbetriebsmodus und vor der ersten Verzögerungsphase VP1 durchgeführt.
In der Prädiktionsphase PP wird das Fahrzeug 2, insbesondere mittels des
Nebensteuergeräts NSG, weiter automatisiert entlang der regulären Solltrajektorie geführt. D. h. es erfolgt eine Prädiktion mit einer Fortführung eines Soll-Fahrzustands eines funktionierenden regulären automatisierten Fährbetriebs, wie er im regulären Betriebsmodus erfolgen würde. Die Prädiktionsphase PP schreibt somit den aktuellen Soll-Fahrzustand des regulären automatisierten Fährbetriebs des regulären
Betriebsmodus fort. Da die Rückfallpfadfunktion, d. h. der Notbetriebsmodus, ein vom regulären Betriebsmodus und dessen Hauptsteuergerät HSG zur Verfügung gestelltes Profil, insbesondere die Notbetriebs-Solltrajektorie NST, erhält und in der Ausführung auf ein um die Totzeit altes Profil, insbesondere die reguläre Solltrajektorie, zurückgreift, wird in der Prädiktionsphase PP die fortgeführte Regelung gemäß des automatisierten Fährbetriebs im regulären Betriebsmodus abgebildet.
Das Verzögerungsprofil besitzt somit in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform die Prädiktionsphase PP und die drei Verzögerungsphasen VP1 , VP2, VP3. Figur 3 zeigt einen Verlauf einer Geschwindigkeit v des Fahrzeugs 2 über die Zeit t und Figur 4 einen Verlauf eines Bremsweges s des Fahrzeugs 2 über die Zeit t aus 130 km/h, welcher aus dieser Vorgehensweise resultiert.
Die Regelung der Bewegung des Fahrzeugs 2 wird insbesondere beendet, wenn der Fahrzeugführer die Fahrzeugführung übernimmt. Insbesondere wird der Fahrzeugführer die Fahrzeugführung infolge der weiteren Bremsung in der zweiten
Verzögerungsphase VP2 und, falls noch keine Übernahme durch den Fahrzeugführer erfolgt ist, infolge der weiteren Bremsung in der dritten Verzögerungsphase VP3 übernehmen, da diese Bremsungen für den Fahrzeugführer ohne einen ersichtlichen auf einem aktuellen Verkehrsgeschehen basierenden Grund erfolgen, so dass der
Fahrzeugführer erkennt, dass der reguläre Betriebsmodus des automatisierten
Fährbetriebs nicht mehr vorliegt. Falls er nicht frühzeitig die Fahrzeugführung wahrnimmt, wird das Fahrzeug 2 bis in den Stillstand abgebremst.
Bei Übernahme der Fahrzeugführung durch den Fahrzeugführer und/oder bei einem Eingriff durch den Fahrzeugführer wird die Bremsung vorteilhafterweise beendet. Dazu wird beispielsweise erkannt, ob der Fahrzeugführer ein auch als Gaspedal bezeichnetes Fahrpedal des Fahrzeugs 2 betätigt oder selbst eine Bremse des Fahrzeugs 2, insbesondere ein Bremspedal, betätigt und/oder ein oder mehrere andere Eingabemittel betätigt. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass eine Lenkbetätigung an einem Lenkrad des Fahrzeugs 2 durch den Fahrzeugführer die oben beschriebene Verzögerung a beendet.
Das beschriebene Verzögerungsprofil ist insbesondere ein Mindestverzögerungsprofil, um das Fahrzeug 2 sicher in den Stillstand zu überführen. Beispielsweise in Situationen, bei denen im Vorfeld eine Bremssituation vorliegt, kann vorgesehen sein, dass stärker als oben angegeben verzögert wird. Dies kann beispielsweise bei einer Annäherung an ein Stauende auftreten, wenn die Fahrspur, auf welcher sich das Fahrzeug 2 bewegt, vor dem Fahrzeug 2 durch stehende andere Verkehrsteilnehmer blockiert ist. Es wird dann vorteilhafterweise die erforderliche konstante Verzögerung berechnet und beispielsweise um einen Sicherheitsfaktor erhöht. Diese konstante Verzögerung wird dann
vorteilhafterweise zusammen mit dem oben angegebenen Verzögerungsprofil verwendet, beispielsweise derart, dass durch eine Bildung eines Maximalwerts von beiden
Verzögerungen die resultierende Verzögerung gebildet wird. Bei einer betragsmäßigen Bildung der resultierenden Verzögerung aus zwei
Verzögerungsprofilen dann zu jedem Zeitpunkt (oder Ortspunkt) der Maximalwert der einzelnen Verzögerungen zu dem entsprechenden Zeitpunkt (Ortspunkt) zu selektieren.
Die beschriebene Verzögerung des Verzögerungsprofils, mit oder ohne die zusätzliche konstante Verzögerung, kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Zeit t oder integriert zu einer Soll-Geschwindigkeit zu Ortspunkten kodiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Regelung der Bewegung eines Fahrzeugs (2) in einem
automatisierten, insbesondere hochautomatisierten oder autonomen, Fährbetrieb, wobei das Fahrzeug (2) während des automatisierten Fährbetriebs
- in einem regulären Betriebsmodus automatisiert entlang einer regulären
Solltrajektorie zu einer vorgegebenen Zielposition geführt wird und
- in einem Notbetriebsmodus, der bei einer Funktionsbeeinträchtigung des regulären Betriebsmodus wirksam ist, automatisiert zu einer Nothalteposition geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
das Fahrzeug (2) im Notbetriebsmodus zunächst in einer Prädiktionsphase (PP) weiter automatisiert entlang der regulären Solltrajektorie geführt wird und anschließend mit einem Verzögerungsprofil abgebremst wird, das drei
Verzögerungsphasen (VP1 , VP2, VP3) enthält:
- eine erste Verzögerungsphase (VP1 ) mit einer kurzzeitigen starken Bremsung,
- eine zweite Verzögerungsphase (VP2) mit einer etwas länger andauernden moderaten Bremsung und
- eine dritte Verzögerungsphase (VP3) mit einer starken Bremsung, die solange andauert, bis ein Stillstand erreicht wird oder bis ein Fahrzeugführer des
Fahrzeugs (2) eine Fahrzeugführung des Fahrzeugs (2) übernimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Fahrzeug (2) im regulären Betriebsmodus mittels eines
Hauptsteuergeräts (HSG) automatisiert entlang der regulären Solltrajektorie zur vorgegebenen Zielposition geführt wird,
- dass das Fahrzeug (2) im Notbetriebsmodus mittels eines
Nebensteuergeräts (NSG) automatisiert entlang einer Notbetriebs-Solltrajektorie (NST) zur Nothalteposition geführt wird,
- dass im regulären Betriebsmodus fortlaufend die reguläre Solltrajektorie und die Notbetriebs-Solltrajektorie (NST) ermittelt werden,
- dass die Notbetriebs-Solltrajektorie (NST) dem Nebensteuergerät (NSG) zu geführt und dort gespeichert wird, und
- dass vom regulären Betriebsmodus zum Notbetriebsmodus umgeschaltet wird, wenn eine Funktionsbeeinträchtigung des Hauptsteuergeräts (HSG) festgestellt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsung in der ersten
Verzögerungsphase (VP1 ) mit einem Verzögerungsgradienten erfolgt, dessen Betrag zwischen 5 m/s3 und 30 m/s3 liegt, und/oder mit einer maximalen
Verzögerung erfolgt, deren Betrag zwischen 3 m/s2 und 9 m/s2 liegt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsung in der zweiten
Verzögerungsphase (VP2) mit einer Verzögerung erfolgt, deren Betrag zwischen 1 ,5 m/s2 und 9 m/s2 liegt, und/oder dass die Bremsung in der zweiten
Verzögerungsphase (VP2) über eine Zeitdauer von 0,3 s bis 3 s erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsung in der dritten
Verzögerungsphase (VP3) mit einem Verzögerungsgradienten erfolgt, dessen Betrag zwischen 1 ,5 m/s3 und 10 m/s3 liegt, und/oder mit einer maximalen
Verzögerung erfolgt, derer Betrag zwischen 3 m/s2 und 10 m/s2 liegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (2) im Notbetriebsmodus mittels eines als Fahrdynamikregelungssteuergerät und/oder Bremssteuergerät ausgebildeten Nebensteuergeräts (NSG) automatisiert entlang der
Notbetriebs-Solltrajektorie (NST) zur Nothalteposition geführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsbeeinträchtigung des Hauptsteuergeräts (HSG) dann vorliegt, wenn das Hauptsteuergerät (HSG) selbst eine Fehlfunktion aufweist oder wenn eine Umgebungssensorik (US) des
Fahrzeugs (2), welche vom Hauptsteuergerät (HSG) benötigte
Umgebungsinformationen liefert, eine Fehlfunktion aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Nothalteposition im regulären Betriebsmodus fortlaufend als eine Position ermittelt wird, die sich an einem äußersten Rand einer Fahrspur oder einer Straße, auf einem Standstreifen oder auf einem befahrbaren Bereich neben der Straße befindet.
9. Vorrichtung (1 ) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend:
- ein Hauptsteuergerät (HSG), das zur fortlaufenden Ermittlung einer zu einer vorgegebenen Zielposition führenden regulären Solltrajektorie und einer zu einer Nothalteposition führenden Notbetriebs-Solltrajektorie (NST) vorgesehen ist, wobei das Hauptsteuergerät (HSG) eingerichtet ist, in einem regulären Betriebsmodus der Vorrichtung (1 ) die Fahrzeugführung zu übernehmen und das Fahrzeug (2) nach Maßgabe der ermittelten regulären Solltrajektorie zu führen, und
- ein Nebensteuergerät (NSG), das zur Speicherung der vom
Hauptsteuergerät (HSG) ermittelten Notbetriebs-Solltrajektorie (NST) vorgesehen ist, wobei das Nebensteuergerät (NSG) eingerichtet ist, bei Eintritt einer
Funktionsbeeinträchtigung des Hauptsteuergeräts (HSG) die Fahrzeugführung zu übernehmen und das Fahrzeug (2) nach Maßgabe der
Notbetriebs-Solltrajektorie (NST) zu führen, und wobei das Nebensteuergerät (NSG) weiterhin eingerichtet ist, das Fahrzeug (2) in einer Prädiktionsphase (PP) zunächst automatisiert entlang der regulären Solltrajektorie weiterzuführen und anschließend mit einem Verzögerungsprofil abzubremsen, das drei
Verzögerungsphasen (VP1 , VP2, VP3) enthält:
- eine erste Verzögerungsphase (VP1 ) mit einer kurzzeitigen starken Bremsung,
- eine zweite Verzögerungsphase (VP2) mit einer etwas länger andauernden moderaten Bremsung, und
- eine dritte Verzögerungsphase (VP3) mit einer starken Bremsung, die solange andauert, bis ein Stillstand erreicht wird oder bis ein Fahrzeugführer des
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