WO2020182438A1 - Verfahren und vorrichtung zum abstimmen von fahrmanövern zwischen kraftfahrzeugen - Google Patents

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WO2020182438A1
WO2020182438A1 PCT/EP2020/054491 EP2020054491W WO2020182438A1 WO 2020182438 A1 WO2020182438 A1 WO 2020182438A1 EP 2020054491 W EP2020054491 W EP 2020054491W WO 2020182438 A1 WO2020182438 A1 WO 2020182438A1
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WO
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trajectory
motor vehicle
cooperation
planned
driving
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PCT/EP2020/054491
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Inventor
Steffen Knapp
Original Assignee
Psa Automobiles Sa
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/161—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication
    • G08G1/163—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication involving continuous checking

Definitions

  • the invention relates to a method and a maneuver coordination device for decentralized coordination of driving maneuvers between motor vehicles.
  • a method for decentralized coordination of driving maneuvers of at least two motor vehicles is known from WO 2017/076593 A1.
  • a plan and a desired trajectory are transmitted from a first motor vehicle to a second motor vehicle by means of vehicle-to-vehicle communication.
  • a driving trajectory of the second motor vehicle is compared with the desired trajectory of the first motor vehicle.
  • the driving trajectory of the second motor vehicle is adapted to an adapted driving trajectory as long as the desired trajectory of the first motor vehicle collides with the driving trajectory of the second motor vehicle and as long as an overall cost function is optimized by the adaptation.
  • the total cost function includes at least one cost function of the first and the second motor vehicle.
  • the invention is based on the object of providing an alternative efficient cooperative coordination of driving maneuvers between at least two motor vehicles, which is characterized by a comparatively lean message transmission with a reduced amount of information.
  • the object is achieved by a method for coordinating driving maneuvers between motor vehicles within a common local environment, each of the motor vehicles being continuously updated at least one planned driving trajectory for an intended driving maneuver by means of a maneuver planning device of the respective motor vehicle and by means of a Vehicle-to-vehicle communication device communicated in the common local environment of the motor vehicles.
  • the maneuver planning device of each motor vehicle runs through update cycles, an update cycle comprising at least the following steps:
  • non-privileged motor vehicle that is not privileged to carry out an intended driving maneuver according to its conflicting planned driving trajectory
  • trajectory is to be understood as a mathematical description of a movement in distance and time, with which, in particular, driving maneuvers of motor vehicles can be described.
  • a trajectory projected into the future thus allows a prediction of a local position of a motor vehicle as a function of a future point in time.
  • a planned driving trajectory describes a driving maneuver intended by the respective motor vehicle, with which the closest intermediate destination is to be reached as efficiently as possible.
  • the planned driving trajectory cannot always be followed, particularly if an intended driving maneuver would lead to a collision with other motor vehicles.
  • one of the planned driving trajectories conflicts with a planned driving trajectory of another motor vehicle.
  • at least one of the two motor vehicles can or must resolve the impending collision and adapt its planned driving trajectory to a conflict-free trajectory.
  • the maneuver planning devices of the motor vehicles are each connected to a vehicle-to-vehicle communication device with which the continuously updated driving trajectories between the at least two motor vehicles are continuously exchanged.
  • the exchange of planned travel trajectories is preferably carried out cyclically with a certain repetition frequency, i.e. after a fixed repetition time (RT).
  • RT repetition time
  • An update cycle can be synchronized with the repetition frequency of the transmission.
  • event-oriented triggering is also possible.
  • each of the motor vehicles exchanges the planned driving trajectory planned and continuously updated with its maneuver planning device for an intended driving maneuver by means of vehicle-to-vehicle communication with the other motor vehicles in a common local environment.
  • the planned driving trajectories exchanged do not conflict with one another, there is no need for action.
  • Each motor vehicle performs its intended driving maneuver according to its planned driving trajectories.
  • the planned travel trajectories are divided into time slots and their length corresponds to the repetition time. With each continuous update of the travel trajectories, a first time slot is transferred to a travel control, and the travel trajectory is projected into the future by a new time slot.
  • the resolution of an impending collision between two motor vehicles is initially based on the idea that one of the two motor vehicles has priority over the other motor vehicle when performing the planned driving maneuvers.
  • the preferred motor vehicle can thus react to the impending collision by offering a cooperation trajectory, while the not authorized motor vehicle must avoid the impending collision with an evasive trajectory in case of doubt.
  • a maneuver coordination according to the first aspect of the invention is also based on the idea that a cooperative coordination in which more than two vehicles are involved can always be transferred to a corresponding number of parallel cooperative adjustments of intended driving maneuvers with two vehicles each.
  • a cooperative maneuver coordination between, for example, three motor vehicles can be transferred to a first coordination with a non-privileged motor vehicle and a privileged motor vehicle and a cascaded second cooperative coordination in turn with a privileged and a non-privileged motor vehicle.
  • a respective motor vehicle that was given priority during a previous cooperative maneuver coordination can play the role of a non-privileged motor vehicle in a cascade of maneuver coordination during a subsequent coordination.
  • Another idea of the first aspect of a maneuver voting method according to the invention when more than two motor vehicles are involved is that cooperation in the context of a first coordination may or may not be dependent on successful cooperation in a subsequent second coordination.
  • a motor vehicle with preferential treatment in the context of an initial vote can therefore Behave differently cooperatively by offering a collision-free alternative cooperation trajectory or only the most cost-effective cooperation trajectory, which is subject to a successful second coordination with another motor vehicle.
  • there are different levels of cooperation that can be divided into unconditionally cooperative, conditionally cooperative and non-cooperative.
  • a preferred motor vehicle was able to determine an alternative cooperation trajectory for an unconditional cooperation in a first vote, the right of way for the originally intended driving maneuver is given up with a transmission of the cheapest cooperation trajectory instead of an updated own planned driving trajectory.
  • the preferred motor vehicle is therefore absolutely cooperative in this case, i.e. it will at least cooperate by means of the conflict-free alternative cooperation trajectory, even if the most cost-effective cooperation trajectory for the preferred motor vehicle is not conflict-free.
  • the maneuver planning device of the motor vehicle that does not have priority can determine a collision-free planned driving trajectory, so that the intended driving maneuver can be implemented.
  • the cost function can be used to estimate the effort for each of the determined potential cooperation trajectories that arises compared to the planned travel trajectory of the preferred motor vehicle. For example, time, energy requirements and / or other factors can be taken into account in the cost function. Basically, a cooperation trajectory with the lowest possible cost is always sought for a cooperation offer to a non-preferred motor vehicle.
  • the decision as to whether or not a preferred motor vehicle offers a cost-effective and / or an additional alternative cooperation trajectory in favor of a conditional or unconditional cooperation with a non-privileged motor vehicle is essentially dependent on the cost limit of a privileged motor vehicle.
  • the cost function and the cost limit are individual decision criteria of a preferred motor vehicle, which do not have to be verifiable for the other motor vehicle or vehicles.
  • the method according to the invention is characterized, among other things, by an explicit finalization of a maneuver coordination between a respective non-preferential and a preferential motor vehicle. Cooperation is made possible by the authorized motor vehicle binding and successfully completed as soon as the authorized motor vehicle withdraws its originally conflicting planned driving trajectory and is no longer transmitted in an updated form.
  • the alternative cooperation trajectory can also be transmitted as a pair of updated, planned travel trajectories of the preferred motor vehicle together with the cheapest cooperation trajectory.
  • the most cost-effective cooperation trajectory can be transmitted together with an updated own driving trajectory as a pair of updated, planned driving trajectories of the preferred motor vehicle.
  • a non-privileged motor vehicle By transmitting a cooperation trajectory in pairs together with an updated own planned driving trajectory, a non-privileged motor vehicle is signaled to a first vote that a privileged motor vehicle is waiting for a decision with regard to a subsequent second cooperation request and that the first cooperation request can still be decided successfully.
  • the preferred motor vehicle is only partially cooperative and initially reserves the right of way for the originally intended driving maneuver by transmitting the updated own planned driving trajectory.
  • the information can be taken into account with regard to planning for an evasive trajectory for the purpose of collision avoidance by the non-privileged first motor vehicle, at least as long as a subsequent further maneuver coordination has not yet been decided.
  • a second cooperation request can also be dependent on a result of a subsequent third cooperation.
  • the present method allows a number of cascaded voting between two motor vehicles.
  • the most cost-effective cooperation trajectory can be transmitted as an updated, planned travel trajectory, provided or so- soon a conflict check was found to be free of conflict, i.e. no conflict between the cheapest cooperation trajectory and a planned driving trajectory of a third motor vehicle.
  • the impending collision with a non-privileged motor vehicle can be finalized directly by a cooperative second motor vehicle, i.e. with the conclusion of an ongoing update cycle.
  • the own planned driving trajectory of the preferred motor vehicle can be updated by Update and transmitted as an updated planned driving trajectory by means of the vehicle-to-vehicle communication device in the vicinity, provided that or as soon as a cost check found that none of the potential cooperation trajectories complies with the cost limit of the preferred motor vehicle.
  • the preferred motor vehicle can signal directly that it is not cooperative.
  • the maneuver planning device of a non-privileged motor vehicle For a correct interpretation of a respective cooperation level, which is indirectly signaled by the type and number of updated driving trajectories transmitted by a privileged motor vehicle, the maneuver planning device of a non-privileged motor vehicle only needs to provide a time offset between the isochronous repetition or update cycles of the individual maneuvers. consider planning and communication facilities of the neighboring vehicles in the common local area.
  • An indirectly signaled cooperation level can be recognized by the maneuver planning device of a non-privileged motor vehicle two repetition or update cycles after a cooperation request.
  • a maneuver planning device of a non-privileged motor vehicle ie a maneuver planning device that has identified itself during a vote as a maneuver coordination of a non-preferred motor vehicle, can update its own planned travel trajectory by updating and using the vehicle-to-vehicle - Send communication direction.
  • a non-preferred motor vehicle can initially actively maintain its cooperation request in each repetition or update cycle. If the planned driving trajectory updated by updating, for example due to a special traffic situation, is free of conflict, the intended driving maneuver can possibly still be implemented.
  • an evasive trajectory can be determined and / or updated by a maneuver planning device of the non-privileged motor vehicle, which is conflict-free with the received planned travel trajectory of the privileged motor vehicle.
  • the planned driving trajectory of the motor vehicle that has not been given priority can be replaced by the evasive trajectory and transmitted as an updated planned driving trajectory by means of the vehicle-to-vehicle communication device if the maneuver planning device detects a triggering event becomes.
  • a motor vehicle that is only involved in a first cooperative maneuver coordination and not authorized can thus withdraw a cooperation request at any time as soon as, for example, the determined avoidance trajectory has become less expensive than the planned travel trajectory.
  • a limit value for a time up to a collision can be used as a trigger event.
  • a voting counter can be incremented if, when comparing driving trajectories, a conflict was found between the own planned driving trajectory and one of the received planned driving trajectories of another motor vehicle.
  • the voting counter can serve, for example, as a trigger event for withdrawing a cooperation request. Furthermore, the voting counter could also be used to monitor the running time (watchdog timer) with regard to an ongoing maneuver coordination.
  • a maneuver planning device for a motor vehicle for planning and coordinating driving maneuvers with motor vehicles in a common environment, comprising a data Interface for a vehicle-to-vehicle communication device as well as a computing unit and a program code for performing the method described above.
  • the object is achieved by a computer program which, when it is executed on a computer unit within a maneuver planning device, instructs the respective computer unit to execute the method.
  • the object is achieved by a computer program product with a program code for performing the method, which is stored on a computer-readable medium.
  • Figure 1 shows an initial situation of a traffic situation by means of a
  • Figure 2 generally illustrates the space of freedom of a cooperative vehicle.
  • Figure 3 shows the freedom for a cooperative second motor vehicle in accordance with the specific initial situation.
  • FIG. 4 shows two alternatives for resolving a first conflict between two
  • FIG. 5 shows a flow chart for a cooperative maneuver coordination between
  • Figure 6 shows the freedom for a cooperative third motor vehicle according to the specific initial situation.
  • FIG. 7 shows a resolution of the traffic situation with the involvement of an unconditional
  • FIG. 8 shows two alternatives for resolving the traffic situation with the participation of a conditionally cooperative second motor vehicle.
  • FIG. 9 shows on the left in the picture a traffic situation after a failed maneuver and on the right in the picture a successful maneuver coordination between three motor vehicles.
  • FIG. 10 shows a motor vehicle with a maneuver coordination device and a vehicle-to-vehicle communication device.
  • FIG. 1 A traffic situation is shown in FIG. 1, on the basis of which the method according to the invention for the cooperative coordination of driving maneuvers is to be explained.
  • a section of a road with three continuous lanes for one direction of travel in a local area 1 of a driveway with a threading lane is shown.
  • a first motor vehicle 10 drives on the threading lane to thread into the flowing traffic with the help of a following driving maneuver on the right lane.
  • a maneuvering maneuver must be planned by means of a maneuver planning device 2 of the first motor vehicle 10.
  • a planned driving trajectory 11 for this driving maneuver intended by the first motor vehicle 10 at the current time results from a corresponding planning.
  • This first planned travel trajectory 11 is then communicated in the local area 1 by means of vehicle-to-vehicle communication.
  • a second motor vehicle 20 is traveling in the right lane of the multi-lane road according to the situation shown.
  • a second planned travel trajectory 21 which was planned by a maneuver planning device 2 of the second motor vehicle 20 and communicated by means of vehicle-to-vehicle communication in the local environment 1, the second motor vehicle 20 intends to be in its lane, i.e. continue to follow the right lane.
  • a third motor vehicle 30 is traveling in the middle lane of the three-lane road and intends to continue following its lane according to a communicated third planned travel trajectory 31.
  • the planned driving trajectory 11 for the intended lane change or threading maneuver of the first motor vehicle 10 and the planned driving trajectory 21 for the intended lane keeping maneuver of the second motor vehicle 20 describe that the first motor vehicle 10 and the second motor vehicle 20 will be the same at the same future time Reach the local position of the road section and thus would collide with one another if both driving maneuvers were carried out as intended.
  • the flowing traffic on the continuous lane of a multi-lane road has priority over vehicles on a merging lane have, it is helpful in many situations to support a motor vehicle that does not have right of way or does not have priority as it merges into the continuous right-hand lane.
  • FIG. 2 illustrates the freedom that a cooperative vehicle 50 generally has in order to respond to a need for cooperation or a cooperation request from another vehicle that is not shown in FIG.
  • a cooperative vehicle 50 is defined as a vehicle with priority in relation to a vehicle in need of cooperation and is allowed to carry out its own intended driving maneuver in compliance with traffic regulations.
  • the right of way of the preferred vehicle 50 would have to be observed accordingly by a vehicle in need of cooperation, which is therefore defined as a non-preferred vehicle.
  • the vehicle not given priority must always avoid a collision regardless of its intended driving maneuver. In the event of an impending collision, the intended driving maneuver would have to be adjusted accordingly with regard to speed and / or course.
  • the preferred vehicle 50 can, based on an originally intended driving maneuver, which is described by means of a planned driving trajectory 51, adjust its speed and / or change its lane in order to offer a non-privileged vehicle cooperation.
  • the idea behind a cooperation between two vehicles is that a privileged vehicle 50 can adapt its driving maneuver, which is basically given right of way, in favor of a non-privileged vehicle in order to resolve an impending collision. If the effort for a maneuver adjustment for the preferred vehicle 50 is moderate, it will offer a cooperation as a cooperative vehicle 50.
  • a vehicle 50 with priority on a multi-lane road based on its originally intended driving maneuver, which is described by the planned trajectory 51, can react positively to a need for cooperation from another vehicle with eight possible cooperation trajectories 52
  • the freedom of movement of a cooperative vehicle includes maneuvers with a) increasing, b) holding or c) slowing down and possibly combined with lane changes.
  • a non-cooperative vehicle would update its originally planned driving trajectory 51 to form an updated driving trajectory 51 '. It is clear from FIG. 3 that the general freedom for a cooperative vehicle 50 can be significantly restricted due to a specific traffic situation.
  • the second motor vehicle 20 can recognize an impending collision by comparing the received planned driving trajectory 11 of the first motor vehicle 10 with its own planned driving trajectory 21.
  • the second motor vehicle 20 could, depending on the traffic situation, offer three possible cooperation trajectories 22a, 22b and 22c in order to resolve a collision.
  • a first cooperation trajectory 22a describes a braking maneuver while maintaining the current lane.
  • a second cooperation trajectory 22b describes a lane change maneuver from the right to the middle lane of the three-lane road without a significant change in a current speed.
  • the second cooperation trajectory 22b is only considered for cooperation with the first motor vehicle 10, however, if the third motor vehicle 30 supports the second motor vehicle 20 in cooperating, since the planned driving trajectory 31 and the second cooperation trajectory 22b lead to colliding driving maneuvers between the second motor vehicle 20 and the third motor vehicle 30 would lead.
  • a third cooperation trajectory 22c describes a combined braking and lane change maneuver.
  • cooperations in road traffic in which more than two vehicles are involved can always be traced back to a number of parallel cooperations in road traffic with two vehicles each, i.e. to a cooperation between one privileged vehicle and one non-privileged vehicle.
  • Each of the planned travel trajectories 11, 21 and 31 must be continuously updated in accordance with the constant changes in position of the moving motor vehicles during the course of time and communicated again accordingly in the environment 1 by means of a vehicle-to-vehicle communication device 3.
  • Valid or updated planned travel trajectories are cyclically generated by the vehicle-to-vehicle communication devices 3 of the motor vehicles 10, 20 and 30, i.e. preferably sent and received periodically at a specified repetition time.
  • a repetition time can e.g. 100 ms.
  • An update cycle during which planned travel trajectories are updated by a respective maneuver planning device 2, can be synchronized with the repetition cycle of an assigned vehicle-to-vehicle communication device 3 and with a period of 100 ms or a repetition frequency of 10 Hz.
  • the update and repetition cycle do not necessarily have to be synchronous. Both an update and a transmission of planned travel trajectories could alternatively and / or additionally also be triggered on an event basis.
  • FIG. 5 shows a flowchart with a sequence of steps for an update cycle which is run through by the maneuver planning device 2 of each motor vehicle to update its own planned driving trajectory and which enables a cooperative coordination of received, planned driving trajectories of the other motor vehicles.
  • a cooperative maneuver coordination can require more than one update cycle, so that the illustrated sequence of steps can possibly be run through several times until a conflict with regard to intended driving maneuvers between two or more motor vehicles is resolved.
  • the three motor vehicles 10, 20 and 30 shown in FIG. 1 transmit a current planned driving trajectory 11, 21 and 31 to each other by means of vehicle-to-vehicle communication, each of which describes an intended driving maneuver of the corresponding motor vehicle.
  • the planned and communicated travel trajectories of the respective other motor vehicles are captured as a message by a vehicle-to-vehicle communication device 3 of each motor vehicle.
  • a first step 100 current received planned travel trajectories from a reception buffer of the assigned vehicle-to-vehicle communication device 3 retrieved from the respective maneuver planning device 2 of the motor vehicles 10, 20 and 30.
  • a subsequent comparison step 200 the planned driving trajectories received from the other motor vehicles are compared with their own planned driving trajectories, with their own planned driving trajectories being checked for freedom from conflicts with the planned driving trajectories received. Freedom from conflict of planned driving trajectories means that the corresponding intended driving maneuvers would not lead to a collision of the associated motor vehicles.
  • the third motor vehicle 30 receives the planned travel trajectories 11 and 21, each of which has its own ge planned travel trajectory 31 are compared.
  • the maneuver planning device 2 of the third motor vehicle 30 determines that its own planned travel trajectory 31 does not conflict with any of the other two received planned travel trajectories 11 and 21.
  • the maneuver planning device 2 of the third motor vehicle 30 consequently establishes that the third motor vehicle 30 is initially not involved in any cooperative coordination of driving maneuvers with another motor vehicle.
  • the own planned travel trajectory 31 can thus be updated by updating in step 250 based on the valid planned travel trajectory 31 that was planned in an immediately preceding update cycle.
  • the updated, planned travel trajectory 31 is finally communicated in step 710 to all other motor vehicles in surroundings 1 by means of vehicle-to-vehicle communication.
  • the first motor vehicle 10 and the second motor vehicle 20 each determine by means of their maneuver planning devices 2 in step 200 that their own planned travel trajectories 11 or 21 conflict with the travel trajectories 21 and 11 received from the other motor vehicle. Both motor vehicles 10 and 20 thus determine a need for cooperation.
  • the maneuver planning devices 2 of the first and second motor vehicles 10 and 20 each carry out an analysis of the traffic situation in step 300, which can be done, for example, by means of a map and sensor-based environment analysis, so that in conjunction with the applicable right of way rules it is determined in each case which of the the motor vehicle to carry out its intended driving maneuver is given priority or not given priority according to the planned driving trajectory.
  • a lane may only be changed if there is no danger to other road users.
  • both maneuver planning devices 2 recognize in parallel that the first motor vehicle 10 is the non-privileged motor vehicle and that the second motor vehicle 20 is the privileged motor vehicle.
  • the first planned travel trajectory 11, which conflicts with the second planned travel trajectory 21, is evaluated by both maneuver planning devices 2 as a cooperation request from the non-preferred first motor vehicle 10 to the preferred second motor vehicle 20.
  • a cooperative maneuver coordination begins between the first and second motor vehicle 10 and 20, which extends over several rere update cycles, ie over several, for example 100 ms, time intervals it can stretch.
  • a previously initialized cooperation counter is activated in the first update cycle after recognition of a need for cooperation, in that it is increased from zero to one, for example.
  • the non-privileged first motor vehicle 10 can thus in step 350 its own, i. E. update the first planned travel trajectory 11 based on the currently valid planned travel trajectory 11, which was planned in an immediately preceding update cycle, by updating.
  • the first planned travel trajectory 11 updated by updating continues to conflict with the currently valid second planned travel trajectory 21 received from the preferred second motor vehicle 20.
  • the first motor vehicle 10 With a subsequent transmission of the updated first planned travel trajectory 11 in step 730, the first motor vehicle 10 signals that it is - at least for the next update cycle - still intended to thread into the right lane of the three-lane road.
  • the updated first planned travel trajectory 11, which is still subject to conflict can and should continue to be interpreted as a sustained cooperation request from the first motor vehicle 10.
  • the non-preferred first motor vehicle 10 must always avoid a collision during a coordination of its intended driving maneuver with the preferred motor vehicle 20.
  • the maneuver planning device 2 of the unauthorized first motor vehicle 10 can plan an evasive trajectory 12 during step 350.
  • Such an avoidance trajectory 12 for a collision-free driving maneuver can be used if the conflict between the first planned travel trajectory 11 and the second planned travel trajectory 21 is not resolved or not resolved in good time with a cooperation offer by the preferred second motor vehicle 20.
  • the maneuver planning device 2 of the privileged second motor vehicle 20 determines in step 400 a number of potential cooperation trajectories that are free of collision with the planned first driving trajectory 11 of the non-privileged motor vehicle 10.
  • the first potential cooperation trajectory 22a and alternatively the second and third potential cooperation trajectory 22b and 22c come into consideration for the preferred first motor vehicle 10, in order to resolve the conflict cooperatively.
  • the potential cooperation trajectories are each evaluated with costs in relation to the second planned travel trajectory according to a cost function of the preferred motor vehicle 20.
  • the cost function can be used to estimate the effort of each of the potential cooperation trajectories 22a, 22b and 22c determined in relation to the planned driving trajectory 21 of the preferred motor vehicle 20. For example, time, energy requirements and / or other factors can be included in the cost function.
  • the effort for a first potential cooperation maneuver according to the first cooperation trajectory 22a is relatively high, since the second motor vehicle 20 that is entitled to use the braking maneuver has time and kinetic energy for a cooperation with the non-preferred first motor vehicle 10 would have to invest.
  • the second potential cooperation trajectory 22b is less expensive for the motor vehicle 20 that is entitled to be authorized, since a lane change would only cost a comparatively small reduction in comfort.
  • the third potential cooperation trajectory 22c is obviously the most expensive alternative, since here the costs for a corresponding braking maneuver add up with a restriction in comfort.
  • the second potential cooperation trajectory 22b is identified as the most cost-effective alternative from the number of three potential cooperation trajectories.
  • the costs for the second potential cooperation trajectories 22b are compared with a cost limit value of the preferred second motor vehicle 20. If it was established in step 500 that the cost limit value is being adhered to, the second cooperation trajectory 22b is determined or selected as the cheapest cooperation trajectory.
  • step 720 the second planned travel trajectory 21 is updated by updating and then communicated in environment 1.
  • step 500 it is subsequently checked in step 600 whether the selected again most cost-effective cooperation trajectory 22b conflicts with one of the received planned travel trajectories of a third motor vehicle in surroundings 1.
  • FIG. 3 shows that the two intended driving maneuvers, which are described by the second cooperation trajectory 22b and by the third planned driving trajectory 31, could or would lead to a collision between the second and the third motor vehicle 20 and 30.
  • the maneuver planning device 2 of the preferred second motor vehicle 20 consequently establishes a conflict between the cheapest cooperation trajectory 22b and the planned travel trajectory 31 of the third motor vehicle 30.
  • step 700 it is checked in step 700 whether an alternative cooperation trajectory from the number of potential cooperation trajectories determined in step 400 exists, which is conflict-free with the planned driving trajectory 31 of the third motor vehicle 30 and whose costs exceed the cost limit of the preferred motor vehicle 20 comply.
  • step 800 the cheapest cooperation trajectory 22b and together with an updated own planned travel trajectory 21 as a pair of updated planned travel trajectories of a preferred motor vehicle 20 communicates in the common environment 1 by means of the vehicle-to-vehicle communication device 3.
  • Driving trajectory 31 of third motor vehicle 30 is conflict-free, at least the most cost-effective cooperation trajectory 22b is transmitted in step 810 as an updated, planned driving trajectory of second motor vehicle 20 in common environment 1.
  • the second most favorable cooperation trajectory 22a is identified as an alternative cooperation trajectory of the second motor vehicle 20.
  • step 810 the ascertained second most favorable cooperation trajectory 22a together with the cheapest cooperation trajectory 22b can be communicated as a pair of updated, planned travel trajectories of the preferred motor vehicle 20 in the common environment 1.
  • FIG. 4 shows the two alternatives of an updated representation of the traffic situation known from FIG. 1 at a point in time after which the planned driving trajectories of all three motor vehicles 10, 20 and 30 are updated by means of the maneuver planning devices 2 and by means of the vehicle-to-vehicle Communication directions were communicated again in the common environment 1.
  • the motor vehicles have turned moved on the multi-lane road in the direction of travel during the 100 ms repetition time compared to the location positions shown in FIG. At a driving speed of around 90 km / h, for example, about 2.5 m are covered.
  • the time horizon of the projection of intended driving maneuvers has been updated by one repetition interval into the future.
  • the most cost-effective cooperation trajectory 22b was transmitted together with the second most favorable cooperation trajectory 22a as a pair of updated, planned travel trajectories of the preferred motor vehicle 20 in the environment 1.
  • FIG. 4b shows a situation when no suitable alternative communication trajectory could be found. Consequently, according to step 800, the updated planned travel trajectory 21 was transmitted together with the most cost-effective second cooperation trajectory 22b as a pair of updated planned travel trajectories of the authorized motor vehicle 20 in the environment 1.
  • the second cooperation trajectory 22b is for the most cost-effective, i.e. the preferred cooperative driving maneuver of the second motor vehicle 20 would not be able to be implemented without active assistance from the third motor vehicle 30.
  • the second motor vehicle 20 is not given priority over the third motor vehicle 30 in order to carry out a lane change maneuver according to the second cooperation trajectory 22b.
  • a second cooperative maneuver coordination between the now not preferred second motor vehicle 20 and the preferred third motor vehicle 30 is therefore required.
  • a potential cooperation partner i.e. in the present example the second motor vehicle 20 towards a person in need of cooperation, i.e. In the present case, the first motor vehicle 10
  • a potential cooperation partner i.e. in the present example the second motor vehicle 20
  • a person in need of cooperation i.e. In the present case, the first motor vehicle 10
  • there are different levels of cooperation that can be divided into unconditionally cooperative, conditionally cooperative and non-cooperative.
  • the left figure a) of Figure 4 shows an unconditionally cooperative second motor vehicle 20, which will allow the first motor vehicle 10 under all circumstances the intended threading maneuver.
  • the right figure b) of Figure 4 shows a conditionally cooperative second motor vehicle 20, which offers cooperation only under the condition that the third motor vehicle 30 in the capacity of a cooperation assistant, the second motor vehicle 20 at the desired lane change according to the cheapest cooperation trajectory 22b supported.
  • the cooperation level can be controlled individually depending on the cost function in connection with the cost limit of a potential cooperation partner.
  • the second cooperation trajectory 22b of the second motor vehicle 20 also in the case of unconditional cooperation according to FIG. 4a represents the cooperation maneuver that is preferred by the second motor vehicle 20 for a cooperative maneuver coordination with the first motor vehicle 10.
  • a cooperation request is implicitly directed to the third motor vehicle 30.
  • FIG. 6 shows that the third motor vehicle 30, if it is willing to cooperate with the second motor vehicle 20 depending on the costs, could in principle provide three potential cooperation trajectories 32a, 32b and 32c.
  • a lane change from the middle to the left lane without braking maneuvers is the cooperation maneuver with the least effort for the third motor vehicle 30.
  • the corresponding trajectory can be selected as the most cost-effective cooperation trajectories 32b for a maneuver cooperation.
  • step 200 it is determined in step 200 by the maneuver planning device 2 of the first motor vehicle 10 that its own planned travel trajectory 11 does not conflict with any of the other received travel trajectories.
  • step 250 the own planned travel trajectory 11 is updated by updating.
  • the cooperation between the first and second motor vehicles 10 and 20 can be regarded as successful and thus ended.
  • the first motor vehicle 10 is allowed to carry out its intended threading maneuver.
  • the current cooperation counter from the update cycle described above is reset and any avoidance trajectory that may have been held can be discarded.
  • step 710 the updated own driving trajectory 11 is transmitted.
  • step 300 of FIG. 5 for an update cycle is determined by the maneuver planning devices 2 of the second and third motor vehicle 20 and 30 that the second motor vehicle 20 is the non-privileged motor vehicle and that the third motor vehicle 30 is the privileged motor vehicle.
  • the maneuver planning device of the preferred third motor vehicle 30 determines a most cost-effective cooperation trajectory 32b that does not conflict with any other planned travel trajectory within the common environment 1.
  • the own planned driving trajectory 31 of the third motor vehicle 30 is updated in step 720 and communicated as an updated planned driving trajectory 31 in the common environment 1.
  • the second motor vehicle 20 is therefore not offered any cooperation.
  • the second motor vehicle 20 can, for example, controlled via a cooperation counter, maintain its cooperation request for a number of subsequent update cycles.
  • the maneuver planning device 2 of the third motor vehicle 30 determines in step 600 that the most cost-effective cooperation trajectory 32b does not conflict with any received planned travel trajectory of another motor vehicle.
  • the cheapest cooperation trajectory 32b is updated as the planned one
  • Driving trajectory transmitted via vehicle-to-vehicle communication dissolves after a successful maneuver coordination, as shown in FIG. 7b.
  • step 200 the maneuver planning device 2 of the first motor vehicle 10 continues to determine a conflict between its own and the received planned driving trajectory 11 and 21.
  • step 300 the cooperation counter is incremented and it is determined that the first motor vehicle 10 compared to the second is not privileged. If a termination criterion, for example a limit value for a time to collision (TTC), has not yet been met, one's own planned travel trajectory 11 can be updated in step 350 and transmitted as an updated planned travel trajectory 11.
  • TTC time to collision
  • the third motor vehicle 30 uses its maneuver planning device 2, as has already been described above, for the first time to determine a conflict between its own planned driving trajectory 31 and the cheapest cooperation trajectory 22b transmitted by the second motor vehicle 20 as a planned driving trajectory and can be cost-dependent in step 820 offer a cooperation trajectory 32b or, in step 720, update its own planned travel trajectory and reject cooperation.
  • the second motor vehicle 20 will essentially update its own planned travel trajectory 21 and its most cost-effective cooperation trajectory 22b.
  • steps 300 and 600 of the second update cycle it is further established that both the own planned driving trajectory 21 and the most cost-effective cooperation trajectory 22b each conflict with a planned driving trajectory of one of the other motor vehicles.
  • a newly determined most cost-effective cooperation trajectory 22b is transmitted together with an updated own planned travel trajectory 21 as a pair of updated planned travel trajectories of a preferred motor vehicle 20.
  • a cooperation between the three motor vehicles 10, 20 and 30 can also be ended without success in that the maneuver planning device 2 of the first motor vehicle selects or has to select the reserve trajectory 12 as an updated planned driving trajectory.
  • the second motor vehicle 20 would no longer determine a conflict between its own planned travel trajectory and a received planned travel trajectory.
  • the conflict-free own planned travel trajectory 21 is updated according to step 250 and communicated in step 710 as an updated planned travel trajectory in the common environment.
  • One or more cooperation counters that are used to control the cooperative Maneuver coordination between the first and the second motor vehicle 10 and 20 and between the second and the third motor vehicle 20 and 30 can be reset in step 350.
  • FIG. 9a shows the exemplary traffic situation after an unsuccessful maneuver coordination.
  • Driving trajectory is transmitted by the third motor vehicle 30, the maneuver planning device 2 of the second motor vehicle 20 will determine in step 600 of a subsequent update cycle that the most cost-effective cooperation trajectory 22b currently determined in the update cycle is conflict-free.
  • the conflict-free cooperation trajectory 22b can be transmitted as an updated own planned travel trajectory via the assigned vehicle-to-vehicle communication device 3.
  • the first motor vehicle 10 can determine a conflict-free planned travel trajectory 11 of its own.
  • FIG. 9b shows the exemplary traffic situation after a successful maneuver coordination between three motor vehicles.
  • FIG. 10 shows a motor vehicle 1 which comprises a maneuver planning device 2 and an associated vehicle-to-vehicle communication device 3.
  • the maneuver planning device 2 can retrieve received messages with current, planned travel trajectories from a buffer of the vehicle-to-vehicle communication device 3 or communicate its own current, planned travel trajectories via these, i.e. to ship. Alternatively, received messages can be actively forwarded to the maneuver planning device 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Manöverabstimmungseinrichtung (2) zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern zwischen Kraftfahrzeugen (10, 20, 30) innerhalb eines gemeinsamen örtlichen Umfeldes (1). Jedes der Kraftfahrzeuge (10; 20; 30) aktualisiert fortwährend wenigstens eine geplante Fahrtrajektorie (11; 21; 31) für ein beabsichtigtes Fahrmanöver mittels einer Manöverplanungseinrichtung (2) des jeweiligen Kraftfahrzeugs und kommuniziert diese fortwährend mittels einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung (3) im gemeinsamen örtlichen Umfeld (1) der Kraftfahrzeuge. Die Manöverplanungseinrichtung (2) jedes Kraftfahrzeugs durchläuft Aktualisierungszyklen mit einer Anzahl von Schritten.

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ABSTIMMEN VON FAHRMANÖVERN
ZWISCHEN KRAFTFAHRZEUGEN
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Manöverabstimmungseinrichtung zum dezentralen Abstimmen von Fahrmanövern zwischen Kraftfahrzeugen.
Stand der Technik
Aus der WO 2017/076593 A1 ist ein Verfahren zum dezentralen Abstimmen von Fahr manövern von mindestens zwei Kraftfahrzeugen bekannt. Bei diesem Verfahren werden eine Plan- und eine Wunschtrajektorie von einem ersten Kraftfahrzeug an ein zweites Kraftfahrzeug mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation übermittelt. In dem zwei ten Kraftfahrzeug wird eine Fahrtrajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs mit der Wunsch trajektorie des ersten Kraftfahrzeugs verglichen. Die Fahrtrajektorie des zweiten Kraft fahrzeugs wird zu einer angepassten Fahrtrajektorie angepasst, solange die Wunsch trajektorie des ersten Kraftfahrzeugs mit der Fahrtrajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs kollidiert und solange eine Gesamtkostenfunktion durch das Anpassen optimiert wird. Die Gesamtkostenfunktion umfasst dabei zumindest eine Kostenfunktion des ersten und des zweiten Kraftfahrzeugs.
Aus der deutschen Patentanmeldung 102018002675.3 ist ein Verfahren zum Abstim men von Fahrmanövern zwischen Kraftfahrzeugen bekannt, dass auf einem gegenseiti gen Austausch von Fahrtrajektorien zwischen beteiligten Fahrzeugen mittels Fahrzeug- zu-Fahrzeug-Kommunikation basiert. Eine Manöverabstimmung basiert auf einer indivi duellen Kostenfunktion sowie auf einem Kostengrenzwert eines bevorrechtigten Kraft fahrzeugs.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine alternative effi ziente kooperative Abstimmung von Fahrmanövern zwischen mindestens zwei Kraft fahrzeugen bereitzustellen, die sich durch eine vergleichsweise schlanke Nachrichten übermittlung mit reduziertem Informationsumfang auszeichnet.
Vorgeschlagen wird dementsprechend ein Verfahren zum Abstimmen von Fahrmanö vern zwischen Kraftfahrzeugen gemäß dem Hauptanspruch sowie durch eine Manöver planungseinrichtung, ein Computerprogramm sowie durch ein Computerprogrammpro dukt gemäß den Nebenansprüchen. Weiterführende Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche. Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Abstimmen von Fahrmanövern zwischen Kraftfahrzeugen innerhalb eines gemein samen örtlichen Umfeldes, wobei jedes der Kraftfahrzeuge wenigstens eine geplante Fahrtrajektorie für ein beabsichtigtes Fahrmanöver mittels einer Manöverplanungsein richtung des jeweiligen Kraftfahrzeugs fortwährend aktualisiert und mittels einer Fahr- zeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung im gemeinsamen örtlichen Umfeld der Kraftfahrzeuge kommuniziert. Die Manöverplanungseinrichtung jedes Kraftfahrzeugs durchläuft Aktualisierungszyklen, wobei ein Aktualisierungszyklus wenigstens folgende Schritte umfasst:
a) Abrufen, von geplanten Fahrtrajektorien beabsichtigter Fahrmanöver der jeweils anderen Kraftfahrzeuge im Umfeld, die über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kom- munikationseinrichtung empfangen wurden;
b) Vergleichen der empfangenen geplanten Fahrtrajektorien mit einer eigenen ge planten Fahrtrajektorie und feststellen, ob ein Konflikt zwischen der eigenen ge planten Fahrtrajektorie und den empfangenen geplanten Fahrtrajektorien vor liegt;
c) Feststellen, sofern bei dem Vergleich von Fahrtrajektorien ein Konflikt zwischen der eigenen geplanten Fahrtrajektorie und einer der empfangenen geplanten Fahrtrajektorien eines anderen Kraftfahrzeuges festgestellt wurde,
eines bevorrechtigten Kraftfahrzeuges, das zum Ausführen eines beabsichtig ten Fahrmanövers gemäß seiner konfligierenden geplanten Fahrtrajektorie be vorrechtigt ist, und
eines nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeuges, das zum Ausführen eines beab sichtigten Fahrmanövers gemäß seiner konfligierenden geplanten Fahrtrajekto rie nicht bevorrechtigt ist;
d) Ermitteln einer Anzahl potentieller Kooperationstrajektorien durch eine Manö verplanungseinrichtung eines bevorrechtigten Kraftfahrzeugs, die zu der ge planten Fahrtrajektorie des nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeuges konfliktfrei sind, wobei die potentiellen Kooperationstrajektorien mit Kosten entsprechend einer Kostenfunktion und im Vergleich zu einem Kostengrenzwert des bevor rechtigten Kraftfahrzeugs bewertet werden;
e) Prüfen, ob unter den potentiellen Kooperationstrajektorien eine alternative Ko- operationstrajektorie existiert, einer zu einer geplanten Fahrtrajektorie eines dritten Kraftfahrzeuges konfliktfrei ist und deren Kosten den Kostengrenzwert des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges einhalten; f) Übermitteln, sofern eine alternative Kooperationstrajektorie existiert, einer kostengünstigsten Kooperationstrajektorie aus der Anzahl der potentiellen Ko- operationstrajektorien als eine aktualisierte geplante Fahrtrajektorie des bevor rechtigten Kraftfahrzeuges.
Unter dem Begriff Trajektorie ist im Sinne der Erfindung eine mathematische Beschrei bung einer Bewegung in Weg und Zeit zu verstehen, mit der insbesondere Fahrmanö ver von Kraftfahrzeugen beschrieben werden können. Eine in die Zukunft projizierte Trajektorie erlaubt somit eine Prädiktion einer örtlichen Position eines Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit eines zukünftigen Zeitpunktes.
Eine geplante Fahrtrajektorie beschreibt jeweils ein vom dem jeweiligen Kraftfahrzeug beabsichtigtes Fahrmanöver, mit dem ein nächstgelegenes Zwischenziel möglichst effi zient erreicht werden soll. Allerdings kann die geplante Fahrtrajektorie nicht immer ab gefahren werden, insbesondere dann, wenn ein beabsichtigtes Fahrmanöver zu einer Kollision mit anderen Kraftfahrzeugen führen würde. Im Fall einer drohenden Kollision zwischen zwei Kraftfahrzeugen steht eine der geplanten Fahrtrajektorie im Konflikt mit einer geplanten Fahrtrajektorie eines anderen Kraftfahrzeugs. Somit kann oder muss wenigstens eines der beiden Kraftfahrzeuge die drohende Kollision auflösen und seine geplante Fahrtrajektorie zu einer konfliktfreien Trajektorie anpassen.
Zur Abstimmung von Fahrmanövern mit denen eine solche drohende Kollision aufgelöst werden kann, stehen die Manöverplanungseinrichtungen der Kraftfahrzeuge jeweils mit einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung in Verbindung, mit denen die fortwährend aktualisierten Fahrtrajektorien zwischen den wenigstens zwei Kraftfahrzeu gen fortwährend ausgetauscht werden. Der Austausch von geplanten Fahrtrajektorien erfolgt vorzugsweise zyklisch mit einer bestimmten Widerhohlfrequenz, d.h. nach einer festgelegten Repetitionszeit (engl. Repetition Time (RT)). Ein Aktualisierungszyklus kann mit der Widerhohlfrequenz der Übermittlung synchronisiert sein. Alternativ oder er gänzend ist auch ereignisorientierte Auslösung möglich.
Eine Idee hinter dem ersten Erfindungsaspekt ist, dass jedes der Kraftfahrzeuge die mit seiner Manöverplanungseinrichtung geplante und fortwährend aktualisierte geplante Fahrtrajektorie für ein beabsichtigtes Fahrmanöver mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kom- munikation mit den anderen Kraftfahrzeugen in einer gemeinsamen örtlichen Umge bung austauscht. Solange die ausgetauschten geplanten Fahrtrajektorien nicht mitei nander in Konflikt stehen, besteht kein Flandlungsbedarf. Jedes Kraftfahrzeug fährt sein beabsichtigtes Fahrmanöver entsprechend seiner geplanten Fahrtrajektorien ab. Die geplanten Fahrtrajektorien unterteilen sich dabei in Zeitschlitze, deren zeitliche Länge der Repetitionszeit entspricht. Mit jeder fortwährenden Aktualisierung der Fahrtrajekto- rien wird ein erster Zeitschlitz an eine Fahrreglung übergeben, und die Fahrtrajektorie wird um einen neuen Zeitschlitz entsprechend in die Zukunft projiziert. Erst zwei mitei nander konfligierende Fahrtrajektorien und eine damit verbundene drohende Kollision zwischen zwei Kraftfahrzeugen zeigen einen Flandlungsbedarf auf. Dieser soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kooperativ aufgelöst werden. Insofern kann ein Konflikt zwischen zwei geplanten Fahrtrajektorien als eine implizite Kooperationsanfrage ange sehen werden.
Die Auflösung einer drohenden Kollision zwischen zwei Kraftfahrzeugen, die durch ei nen Konflikt zwischen den in die Zukunft projizierten geplanten Fahrtrajektorien erkannt wird, beruht zunächst auf dem Gedanken, dass jeweils eines den beiden Kraftfahrzeuge bei dem Ausführen der geplanten Fahrmanöver gegenüber dem anderen Kraftfahrzeug bevorrechtigt ist. Somit kann das bevorrechtigte Kraftfahrzeug durch das Anbieten einer Kooperationstrajektorie auf die drohende Kollision reagieren, während das nicht bevor rechtigte Kraftfahrzeug im Zweifelsfall die drohende Kollision mit einer Ausweichtrajek- torie vermeiden muss.
Eine Manöverabstimmung gemäß dem ersten Erfindungsaspekt beruht ferner auf dem Gedanken, dass eine kooperative Abstimmung, an der mehr als zwei Kraftfahrzeuge beteiligt sind, stets auf eine entsprechende Anzahl von parallelen kooperativen Abstim mungen von beabsichtigten Fahrmanövern mit jeweils zwei Kraftfahrzeugen überführt werden kann. D.h. eine kooperative Manöverabstimmung zwischen beispielsweise drei Kraftfahrzeugen kann auf eine erste Abstimmung mit einem nicht bevorrechtigten Kraft fahrzeug und einen bevorrechtigten Kraftfahrzeug und auf eine kaskadierte zweite ko operative Abstimmung wiederum mit einem bevorrechtigten und einem nicht bevorrech tigten Kraftfahrzeug überführt werden. Ein jeweiliges Kraftfahrzeug, das während einer vorhergehenden kooperativen Manöverabstimmung bevorrechtigt war, kann während einer nachgeschalteten Abstimmung in einer Kaskade von Manöverabstimmungen in der Rolle eines nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeugs sein.
Ein weiterer Gedanke des ersten Aspektes einer erfindungsgemäßen Manöverabstim mungsverfahrens bei einer Beteiligung von mehr als zwei Kraftfahrzeuge ist, dass eine Kooperation im Rahmen einer ersten Abstimmung von einer erfolgreichen Kooperation einer nachgeschalteten zweiten Abstimmung abhängig sein kann oder nicht. Ein im Rahmen einer ersten Abstimmung bevorrechtigtes Kraftfahrzeug kann sich somit unter- schiedlich kooperativ verhalten, indem es eine kollisionsfreie alternative Kooperations- trajektorie anbietet oder nur die kostengünstigste Kooperationstrajektorie, die unter Vor behalt einer erfolgreichen zweiten Abstimmung mit einem weiteren Kraftfahrzeug steht. Somit gibt es unterschiedliche Kooperationslevel, die in unbedingt kooperativ, bedingt kooperativ bzw. nicht kooperativ eingeteilt werden können.
Wenn ein bevorrechtigtes Kraftfahrzeug einer ersten Abstimmung eine alternative Ko operationstrajektorie für eine unbedingte Kooperation ermitteln konnte, wird mit einer Übermittlung der kostengünstigsten Kooperationstrajektorie anstelle einer fortgeschrie benen eigenen geplanten Fahrtrajektorie das Vorfahrtsrecht für das ursprünglich beab sichtigte Fahrmanöver aufgegeben. Das bevorrechtigte Kraftfahrzeug ist in diesem Fall also unbedingt kooperativ, d.h. es wird zumindest mittels der konfliktfreien alternativen Kooperationstrajektorie kooperieren und zwar auch dann, wenn die für das bevorrech tigte Kraftfahrzeug kostengünstigste Kooperationstrajektorie nicht konfliktfrei wird. Die Manöverplanungseinrichtung des nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeuges kann in einem auf die Übermittlung folgenden Aktualisierungszyklus eine kollisionsfrei gewordene ei gene geplante Fahrtrajektorie feststellen, so dass das beabsichtigte Fahrmanöver um gesetzt werden darf.
Mit der Kostenfunktion kann der Aufwand für jede der ermittelten potentiellen Kooperati- onstrajektorien abgeschätzt werden, der gegenüber der geplanten Fahrtrajektorie des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges entsteht. In die Kostenfunktion können beispielsweise Zeit-, Energiebedarf und/oder weitere Faktoren berücksichtigt werden. Grundsätzlich wird immer eine Kooperationstrajektorie mit möglichst geringen Kosten für ein Koopera tionsangebot an ein nicht bevorrechtigtes Kraftfahrzeug gesucht.
Die Entscheidung, ob ein bevorrechtigtes Kraftfahrzeug zugunsten einer bedingten oder unbedingten Kooperation mit einem nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeug eine kosten günstigste und/oder eine zusätzliche alternative Kooperationstrajektorie anbietet oder nicht, ist im Wesentlichen vom dem Kostengrenzwert eines bevorrechtigten Kraftfahr zeugs abhängig. Die Kostenfunktion und der Kostengrenzwert sind individuelle Ent scheidungskriterien eines bevorrechtigten Kraftfahrzeugs, die für das bzw. die anderen Kraftfahrzeuge nicht überprüfbar sein müssen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich unter anderem durch eine explizite Finalisierung einer Manöverabstimmung zwischen einem jeweiligen nicht bevorrechtig ten und einem bevorrechtigten Kraftfahrzeug. Eine Kooperation wird durch das bevor- rechtigte Kraftfahrzeug verbindlich und erfolgreich abgeschlossen, sobald das bevor rechtigte Kraftfahrzeug seine ursprünglich konfligierende geplante Fahrtrajektorie zu rücknimmt und nicht mehr in aktualisierter Form übermittelt.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann, sofern eine alternative Kooperations- trajektorie existiert, zusammen mit der kostengünstigsten Kooperationstrajektorie ferner die alternative Kooperationstrajektorie als ein Paar aktualisierter geplanter Fahrtrajekto- rien des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges übermittelt werden.
Mit der zusätzlichen Information über die existierende alternative Kooperationstrajekto rie wird den anderen Kraftfahrzeugen im Umfeld gegenüber klargestellt, dass ein bevor rechtigtes Kraftfahrzeug einer Manöverabstimmung einen Manöverkonflikt konkret mit der übermittelten alternativen Kooperationstrajektorie auflösen wird.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann, sofern eine alternative Kooperations trajektorie nicht existiert bzw. nicht ermittelt werden konnte, die kostengünstigste Ko operationstrajektorie zusammen mit einer fortgeschriebenen eigenen Fahrtrajektorie als ein Paar aktualisierter geplanter Fahrtrajektorien des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges übermittelt werden.
Durch die paarweise Übermittlung einer Kooperationstrajektorie zusammen mit einer fortgeschriebenen eigenen geplanten Fahrtrajektorie wird einem nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeug einer ersten Abstimmung signalisiert, dass ein bevorrechtigte Kraftfahr zeug auf eine Entscheidung hinsichtlich einer nachgeschalteten zweiten Kooperations anfrage wartet und dass die erste Kooperationsanfrage noch erfolgreich entschieden werden kann. Das bevorrechtigte Kraftfahrzeug ist in diesem Fall also nur bedingt ko operativ und behält sich durch die Übermittlung der fortgeschriebenen eigenen geplan ten Fahrtrajektorie das Vorfahrtsrecht für das ursprünglich beabsichtigte Fahrmanöver zunächst vor. Die Information kann hinsichtlich einer Planung für eine Ausweichtrajekto- rie zwecks Kollisionsvermeidung durch das nicht bevorrechtigte erste Kraftfahrzeug be rücksichtigt werden, zumindest solange eine nachgeschaltete weitere Manöverabstim mung noch nicht entschieden worden ist.
Auch eine zweite Kooperationsanfrage kann von einem Ergebnis einer nachgeschalte ten dritten Kooperation abhängig sein. Das vorliegende Verfahren erlaubt eine Anzahl von kaskadierten Abstimmung unter jeweils zwei Kraftfahrzeugen.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann die kostengünstigste Kooperations trajektorie als aktualisierte geplante Fahrtrajektorie übermittelt werden, sofern bzw. so- bald bei einer Konfliktprüfung eine Konfliktfreiheit, also kein Konflikt zwischen der kos tengünstigsten Kooperationstrajektorie und einer geplanten Fahrtrajektorie eines dritten Kraftfahrzeuges festgestellt wurde.
Gemäß einer entsprechend zugrundeliegenden Verkehrssituation und der fehlenden Notwendigkeit einer kaskadierten zweiten Manöverabstimmung kann die drohende Kol lision mit einem nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeug direkt, also mit Abschluss eines lau fenden Aktualisierungszyklus, durch ein kooperatives zweites Kraftfahrzeug finalisiert werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann die eigene geplante Fahrtrajektorie des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs durch Fortgeschrieben aktualisiert und als aktuali sierte geplante Fahrtrajektorie mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsein- richtung im Umfeld übermittelt werden, sofern bzw. sobald bei einer Kostenprüfung fest gestellt wurde, dass keine der potentiellen Kooperationstrajektorien den Kostengrenz wert des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs einhält.
Mit dem Übermitteln einer mittels Fortschrieben aktualisierten eigenen geplanten Fahrtrajektorie allein, d.h. ohne seinerseits eine eigene Kooperationsanfrage an ein wei teres Kraftfahrzeug zu stellen, kann das bevorrechtigte Kraftfahrzeug direkt signalisie ren, dass es nicht kooperativ ist.
Für eine korrekte Interpretation eines jeweiligen Kooperationslevels, der durch die Art und Anzahl der von einem bevorrechtigten Kraftfahrzeug übermittelten aktualisierten Fahrtrajektorien mittelbar signalisiert wird, muss die Manöverplanungseinrichtung eines nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeuges lediglich einen zeitlichen Versatz zwischen den zueinander isochronen Repetitions- bzw. Aktualisierungszyklen der einzelnen Manöver- planungs- und Kommunikationseinrichtungen der benachbarten Kraftfahrzeuge in dem gemeinsamen örtlichen Umfeld berücksichtigen. Ein mittelbar signalisierter Kooperati- onslevel kann zwei Repetitions- bzw. Aktualisierungszyklen nach einer Kooperationsan frage von der Manöverplanungseinrichtung eines nichtbevorrechtigen Kraftfahrzeuges erkannt werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann eine Manöverplanungseinrichtung ei nes nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeugs, d.h. eine Manöverplanungseinrichtung, die sich selbst während einer Abstimmung als Manöverabstimmung eines nicht bevorrech tigten Kraftfahrzeugs identifiziert hat, eine eigene geplante Fahrtrajektorie durch Fort schreiben aktualisieren und mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseirich- tung übermitteln. Somit kann ein nicht bevorrechtigtes Kraftfahrzeug in jedem Repetitions- bzw. Aktuali sierungszyklus seine Kooperationsanfrage zunächst aktiv aufrechterhalten. Wird die durch Fortschreiben aktualisierte geplante Fahrtrajektorie beispielsweise durch eine spezielle Verkehrssituation bedingt konfliktfrei, so kann das beabsichtigte Fahrmanöver möglicherweise doch noch umgesetzt werden.
Gemäß einer Weiterbildung des vorhergehenden Aspektes kann durch eine Manöver planungseinrichtung des nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeugs ferner eine Aus- weichtrajektorie ermittelt und/oder fortgeschrieben werden, die zu der empfangenen ge planten Fahrtrajektorie des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges konfliktfrei ist.
Somit wird sichergestellt, dass eine Manöverplanungseinrichtung, eines nicht bevor rechtigten Kraftfahrzeug stets ein Vorfahrtrecht eines andern Kraftfahrzeuges einhält und für den eigenen Komfort rechtzeitig berücksichtigen kann.
Folglich kann nach einer Weiterbildung des vorhergehenden Aspektes die eigene ge plante Fahrtrajektorie des nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeugs durch die Ausweich- trajektorie ersetzt und mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseirichtung als eine aktualisierte geplante Fahrtrajektorie übermittelt werden, sofern ein Auslöseereig- nis von der Manöverplanungseinrichtung festgestellt wird.
Ein lediglich an einer ersten kooperativen Manöverabstimmung beteiligtes nicht bevor rechtigtes Kraftfahrzeug kann somit jederzeit eine Kooperationsanfrage zurückziehen, sobald zum Beispiel die ermittelte Ausweichtrajektorie kostengünstiger als die geplante Fahrtrajektorie geworden ist. Als Auslöseereignis kann ein Grenzwert für eine Zeit bis zu einer Kollision herangezogen werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens kann ein Abstimmungszähler inkrementiert wird, sofern bei dem Vergleich von Fahrtrajektorien ein Konflikt zwischen der eigenen geplanten Fahrtrajektorie und einer der empfangenen geplanten Fahrtrajektorien eines anderen Kraftfahrzeuges festgestellt wurde.
Der Abstimmungszähler kann beispielsweise als Auslöseereignis für ein zurückziehen einer Kooperationsanfrage dienen. Des Weiteren könnte der Abstimmungszähler ferner für eine Laufzeitüberwachung (engl watchdog timer) hinsichtlich einer laufenden Manö verabstimmung herangezogen werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Manö verplanungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Planen und Abstimmen von Fahrma növern mit Kraftfahrzeugen in einem gemeinsamen Umfeld, umfassend eine Daten- Schnittstelle für eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung sowie eine Re cheneinheit und einen Programmcode zur Durchführung des zuvor beschriebenen Ver fahrens.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Compu terprogramm, das, wenn es auf einer Recheneinheit innerhalb einer Manöverplanungs einrichtung ausgeführt wird, die jeweilige Recheneinheit anleitet, das Verfahren auszu führen.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Compu terprogramm produkt mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens, der auf einem von einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren
Weitere Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungs beispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merk male bilden für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand, gege benenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktions-gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine Ausgangsituation eines Verkehrsgeschehens die mittels einer
kooperativen Manöverabstimmung zwischen drei Kraftfahrzeugen aufgelöst werden soll.
Figur 2 veranschaulicht allgemein den Freiheitsraum eines kooperativen Fahrzeugs. Figur 3 zeigt den Freiheitsraum für ein kooperatives zweites Kraftfahrzeug gemäß der konkreten Ausgangsituation.
Figur 4 zeigt zwei Alternativen zur Auflösung eines ersten Konflikts zwischen zwei
geplanten Fahrmanövern.
Figur 5 zeigt einen Ablaufplan für eine kooperative Manöverabstimmung zwischen
Kraftfahrzeugen.
Figur 6 zeigt den Freiheitsraum für ein kooperatives drittes Kraftfahrzeug gemäß der konkreten Ausgangsituation.
Figur 7 zeigt eine Auflösung der Verkehrssituation mit Beteiligung eines unbedingt
kooperativen zweiten Kraftfahrzeuges.
Figur 8 zeigt zwei Alternativen zur Auflösung der Verkehrssituation mit Beteiligung eines bedingt kooperativen zweiten Kraftfahrzeuges. Figur 9 zeigt links im Bild eine Verkehrssituation nach einer gescheiterten und rechts im Bild eine erfolgreiche Manöverabstimmung zwischen drei Kraftfahrzeugen.
Figur 10 zeigt ein Kraftfahrzeug mit einer Manöverabstimmungseinrichtung und einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung.
Beschreibung der Ausführungsarten
In der Figur 1 ist eine Verkehrssituation dargestellt, anhand der das erfindungsgemäße Verfahren zum kooperativen Abstimmen von Fahrmanövern erläutert werden soll. Dar gestellt ist ein Abschnitt einer Straße mit drei durchgehenden Fahrstreifen für eine Fahrtrichtung in einem örtlichen Umfeld 1 einer Auffahrt mit einem Einfädelungsstreifen. Ein erstes Kraftfahrzeug 10 fährt auf dem Einfädelungsstreifen, um mit Hilfe eines nach folgenden Fahrmanövers auf den rechten Fahrstreifen in den fließenden Verkehr einzu fädeln. Basierend auf dem Straßenverlauf sowie ausgehend von einer aktuellen Posi tion, Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung muss mittels einer Manöverplanungsein richtung 2 des ersten Kraftfahrzeuges 10 ein Einfädelungsmanöver geplant werden.
Aus einer entsprechenden Planung ergibt sich eine geplante Fahrtrajektorie 11 für die ses vom ersten Kraftfahrzeug 10 beabsichtigten Fahrmanövers zum aktuellen Zeit punkt. Diese erste geplante Fahrtrajektorie 11 wird anschließend in dem örtlichen Um feld 1 mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation kommuniziert.
Ein zweites Kraftfahrzeug 20 fährt gemäß der dargestellten Situation auf der rechten Fahrspur der mehrspurigen Straße. Wie anhand einer zweiten geplanten Fahrtrajektorie 21 , die durch eine Manöverplanungseinrichtung 2 des zweiten Kraftfahrzeuges 20 ge plant und mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation im örtlichen Umfeld 1 kommu niziert wurde, zu erkennen ist, beabsichtigt das zweite Kraftfahrzeug 20 seiner Spur, d.h. der rechten Fahrspur weiter zu folgen. Ein drittes Kraftfahrzeug 30 fährt auf der mittleren Fahrspur der dreispurigen Straße und beabsichtigt, gemäß einer kommunizier ten dritten geplanten Fahrtrajektorie 31 ebenfalls seiner Fahrspur weiter zu folgen.
Die geplante Fahrtrajektorie 11 für das beabsichtigte Spurwechsel- bzw. Einfädelungs manöver des ersten Kraftfahrzeuges 10 und die geplante Fahrtrajektorie 21 für das be absichtigte Spurhaltemanöver des zweiten Kraftfahrzeuges 20 beschreiben, dass das erste Kraftfahrzeug 10 und das zweite Kraftfahrzeug 20 zum gleichen zukünftigen Zeit punkt die gleiche örtliche Position des Straßenabschnitts erreichen und somit miteinan der kollidieren würden, sofern beide Fahrmanöver wie beabsichtigt ausgeführt werden würden.
Obwohl der fließende Verkehr auf den durchgehenden Fahrstreifen einer mehrspurigen Straße grundsätzlich Vorfahrt gegenüber Fahrzeugen auf einem Einfädelungsstreifen haben, ist es in vielen Situationen hilfreich, ein nicht vorfahrtsberechtigtes bzw. nicht be vorrechtigtes Kraftfahrzeug beim Einfädeln auf den durchgehenden rechten Fahrstreifen zu unterstützen. Im Hinblick auf die in der Figur 1 dargestellte Verkehrssituation bedeu tet dies, dass das grundsätzlich vorfahrtsberechtigte zweite Kraftfahrzeug 20 sein beab sichtigtes Fahrmanöver 21 kooperativ anpassen könnte, um ein Einordnen des ersten Kraftfahrzeuges 10 vom Einfädelungsstreifen in den fließenden Verkehr auf dem rech ten durchgehenden Fahrstreifen zu unterstützen.
Die Figur 2 veranschaulicht den Freiheitsraum, den ein kooperatives Fahrzeug 50 im Allgemein hat, um auf einen Kooperationsbedarf bzw. eine Kooperationsanfrage eines in der Figur 2 nicht dargestellten anderen kooperationsbedürftigen Fahrzeuges zu re agieren. Ein kooperatives Fahrzeug 50 ist gegenüber einem kooperationsbedürftigen Fahrzeug als ein bevorrechtigtes Fahrzeug definiert und darf verkehrsregelkonform sein eigenes beabsichtigtes Fahrmanöver ausführen. Das Vorfahrtsrecht des bevorrechtig ten Fahrzeugs 50 wäre von einem kooperationsbedürftigen Fahrzeug entsprechend zu beachten, welches daher als ein nicht bevorrechtigtes Fahrzeug definiert ist. Das nicht bevorrechtigte Fahrzeug muss unabhängig von seinem beabsichtigten Fahrmanöver stets eine Kollision vermeiden. Bei einer drohenden Kollision wäre das beabsichtigte Fahrmanöver hinsichtlich Geschwindigkeit und/oder Kurs entsprechend anzupassen. Das bevorrechtigte Fahrzeug 50 kann ausgehend von einem ursprünglich beabsichtig ten Fahrmanöver, das mittels einer geplanten Fahrtrajektorie 51 beschrieben wird, seine Geschwindigkeit anpassen und/oder seinen Fahrstreifen wechseln, um einem nicht bevorrechtigten Fahrzeug eine Kooperation anzubieten. Die Idee hinter einer Ko operation zwischen zwei Fahrzeugen ist, dass ein bevorrechtigtes Fahrzeug 50 sein grundsätzlich vorfahrtsberechtigtes Fahrmanöver zu Gunsten eines nicht bevorrechtig ten Fahrzeuges anpassen kann, um eine drohende Kollision aufzulösen. Sofern der Aufwand für eine Manöveranpassung für das bevorrechtigte Fahrzeug 50 verhältnis mäßig ist, wird es als kooperatives Fahrzeug 50 eine Kooperation anbieten.
Wie in der Figur 2 dargestellt ist, kann ein bevorrechtigtes Fahrzeug 50 auf einer mehr spurigen Straße ausgehend von seinem ursprünglich beabsichtigten Fahrmanöver, das durch die geplante Trajektorie 51 beschrieben wird, mit acht möglichen Kooperations- trajektorien 52 positiv auf einen Kooperationsbedarf eines anderen Fahrzeuges reagie ren. Der Freiheitsraum eines kooperativen Fahrzeugs umfasst Manöver mit a) Ver größern, b) Halten oder c) Verlangsamen der Geschwindigkeit sowie möglicherweise kombiniert mit Spurwechseln. Ein nicht kooperatives Fahrzeug würde seine ursprüngli che geplante Fahrtrajektorie 51 zu einer aktualisierten Fahrtrajektorie 51 ' fortschreiben. Aus der Figur 3 wird deutlich, dass der allgemeine Freiheitsraum für ein kooperatives Fahrzeugs 50 aufgrund einer konkreten Verkehrssituation deutlich eingeschränkt sein kann. Das zweite Kraftfahrzeug 20 kann mit einem Vergleich der empfangenen geplan ten Fahrtrajektorie 11 des ersten Kraftfahrzeuges 10 mit seiner eigenen geplanten Fahrtrajektorie 21 eine drohende Kollision erkennen. Das zweite Kraftfahrzeug 20 könnte in der Rolle eines kooperativen Kraftfahrzeugs verkehrssituationsbedingt drei mögliche Kooperationstrajektorien 22a, 22b und 22c anbieten, um eine Kollision aufzu lösen. Eine erste Kooperationstrajektorie 22a beschreibt ein Bremsmanöver unter Bei behaltung des aktuellen Fahrstreifens. Eine zweite Kooperationstrajektorie 22b be schreibt ein Spurwechselmanöver vom rechten auf den mittleren Fahrstreifen der drei- spurigen Straße ohne eine wesentliche Änderung einer aktuellen Geschwindigkeit. Die zweite Kooperationstrajektorie 22b kommt aber nur dann für eine Kooperation mit dem ersten Kraftfahrzeug 10 in Betracht, wenn das dritte Kraftfahrzeug 30 das zweite Kraft fahrzeug 20 beim Kooperieren unterstützt, da die geplante Fahrtrajektorie 31 und die zweite Kooperationstrajektorie 22b zu kollidierenden Fahrmanövern zwischen dem zweite Kraftfahrzeug 20 und dem dritten Kraftfahrzeug 30 führen würden.
Eine dritte Kooperationstrajektorie 22c beschreibt ein kombiniertes Brems- und Spur wechselmanöver.
Wie aus der nachfolgenden Beschreibung noch deutlich werden wird, lassen sich Ko operationen im Straßenverkehr, an denen mehr als zwei Fahrzeuge beteiligt sind, stets auf eine Anzahl paralleler Kooperationen im Straßenverkehr mit jeweils zwei Fahrzeu gen zurückführen, d.h. auf eine Kooperation zwischen jeweils einem bevorrechtigten Fahrzeug und einem nicht bevorrechtigten Fahrzeug.
Jede der geplanten Fahrtrajektorien 11 , 21 und 31 müssen entsprechend den stetigen Positionsveränderungen der sich bewegenden Kraftfahrzeuge während des zeitlichen Verlaufs fortwährend aktualisiert und mittels einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikati- onseinrichtung 3 entsprechend im Umfeld 1 erneut kommuniziert werden. Gültige bzw. aktualisierte geplante Fahrtrajektorien werden von den Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommu- nikationseinrichtungen 3 der Kraftfahrzeuge 10, 20 bzw. 30 zyklisch, d.h. vorzugsweise periodisch zu einer festgelegten Repetitionszeit gesendet und empfangen. Eine Repeti tionszeit kann z.B. 100 ms umfassen.
Ein Aktualisierungszyklus, währenddessen geplante Fahrtrajektorien durch eine jewei lige Manöverplanungseinrichtung 2 aktualisiert werden, kann mit dem Repetitionszyklus einer zugeordneten Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 3 synchronisiert sein und mit einer Periode von 100 ms bzw. einer Wiederhohlfrequenz von 10 Hz erfol gen. Aktualisierungs- und Repetitionszyklus müssen aber nicht zwingend synchron sein. Sowohl eine Aktualisierung als auch ein Übermittlung von geplanten Fahrtrajekto- rien könnte alternativ und/oder zusätzlich auch ereignisbasiert ausgelöst (engl event triggered) werden.
In der Figur 5 ist ein Flussdiagramm mit einer Schrittabfolge für einen Aktualisierungs zyklus dargestellt, die zur Aktualisierung der eigenen geplanten Fahrtrajektorie von der Manöverplanungseinrichtungen 2 eines jeden Kraftfahrzeuges durchlaufen wird und die eine kooperative Abstimmung von empfangenen, geplanten Fahrtrajektorie der anderen Kraftfahrzeuge ermöglicht. Eine kooperative Manöverabstimmung kann mehr als einen Aktualisierungszyklus beanspruchen, so dass die dargestellte Schrittabfolge ggf. mehr fach durchlaufen werden kann, bis ein Konflikt hinsichtlich beabsichtigter Fahrmanöver zwischen zwei oder mehr Kraftfahrzeugen aufgelöst wird.
Die Arbeitsweise einer kooperativen Manöverabstimmung wird auf Basis der in der Fi gur 1 dargestellten Verkehrssituation sowie anhand des in der Figur 5 gezeigten Fluss diagramms erläutert.
Die drei in der Figur 1 dargestellten Kraftfahrzeuge 10, 20 und 30 übermitteln unterei nander mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation jeweils eine aktuelle geplante Fahrtrajektorie 11 , 21 und 31 , mit denen jeweils ein beabsichtigtes Fahrmanöver des entsprechenden Kraftfahrzeugs beschrieben wird. Die geplanten und kommunizierten Fahrtrajektorien der jeweils anderen Kraftfahrzeuge werden als Nachricht von einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 3 jedes Kraftfahrzeugs aufgefan gen. In einem ersten Schritt 100 werden aktuelle empfangene geplante Fahrtrajektorien aus einem Empfangspuffer der zugeordneten Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikations- einrichtung 3 von der jeweiligen Manöverplanungseinrichtung 2 der Kraftfahrzeuge 10, 20 und 30 abgerufen.
In einem nachfolgenden Vergleichsschritt 200 werden die empfangenen geplanten Fahrtrajektorien der jeweils anderen Kraftfahrzeuge jeweils mit der eigenen geplanten Fahrtrajektorie verglichen, wobei jeweils die eigene geplante Fahrtrajektorie auf Kon fliktfreiheit mit den empfangenen geplanten Fahrtrajektorien hin geprüft wird. Konflikt freiheit geplanter Fahrtrajektorien bedeutet, dass die entsprechenden beabsichtigten Fahrmanöver nicht zu einer Kollision der zugehörigen Kraftfahrzeuge führen würden. Gemäß der in der Figur 1 dargestellten Verkehrssituation empfängt also das dritte Kraft fahrzeug 30 die geplanten Fahrtrajektorien 11 und 21 , die jeweils mit der eigenen ge- planten Fahrtrajektorie 31 verglichen werden. Im Vergleichsschritt 200 stellt die Manö verplanungseinrichtung 2 des dritten Kraftfahrzeugs 30 fest, dass die eigene geplante Fahrtrajektorie 31 mit keiner der beiden andern empfangenen geplanten Fahrtrajekto- rien 11 und 21 in Konflikt steht. Durch die Manöverplanungseinrichtung 2 des dritten Kraftfahrzeugs 30 wird folglich festgestellt, dass das dritte Kraftfahrzeug 30 zunächst an keiner kooperativen Abstimmung von Fahrmanövern mit einem anderen Kraftfahrzeug beteiligt ist. Somit kann die eigene geplante Fahrtrajektorie 31 basierend auf der gülti gen geplanten Fahrtrajektorie 31 , die in einem unmittelbar vorhergehenden Aktualisie rungszyklus geplant wurde, durch Fortschreiben im Schritt 250 aktualisiert werden. Die aktualisierte, geplante Fahrtrajektorie 31 wird abschließend in dem Schritt 710 mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation an alle anderen Kraftfahrzeuge des Umfelds 1 kommuniziert.
Das erste Kraftfahrzeug 10 und das zweite Kraftfahrzeug 20 stellen mittels ihren Manö verplanungseinrichtungen 2 in dem Schritt 200 jeweils fest, dass die eigene geplante Fahrtrajektorie 11 bzw. 21 mit der vom jeweils andern Kraftfahrzeug empfangenen Fahrtrajektorie 21 bzw. 11 in Konflikt stehen. Somit stellen beide Kraftfahrzeuge 10 und 20 einen Kooperationsbedarf fest.
Die Manöverplanungseinrichtungen 2 des ersten und des zweiten Kraftfahrzeugs 10 und 20 führen im Schritt 300 jeweils eine Analyse der Verkehrssituation durch, die zum Beispiel mittels karten- und sensorbasierter Umfeldanalyse erfolgen kann, so dass in Verbindung mit den geltenden Vorfahrtregeln jeweils festgestellt wird, welches der bei den Kraftfahrzeuge zum Ausführen seines beabsichtigten Fahrmanövers entsprechend der geplanten Fahrtrajektorie bevorrechtig bzw. nicht bevorrechtig ist. Entsprechend den geltenden Verkehrsregeln darf ein Fahrstreifen nur gewechselt werden, wenn eine Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer ausgeschlossen ist. Aufgrund dieser Regel und Situationsanalyse wird parallel jeweils von beiden Manöverplanungseinrichtungen 2 erkannt, dass das erste Kraftfahrzeug 10 das nicht bevorrechtigte Kraftfahrzeug ist und dass das zweite Kraftfahrzeug 20 das bevorrechtigte Kraftfahrzeug ist. Die mit der zwei ten geplanten Fahrtrajektorie 21 konfligierende erste geplante Fahrtrajektorie 11 wird von beiden Manöverplanungseinrichtungen 2 als eine Kooperationsanfrage des nicht bevorrechtigten ersten Kraftfahrzeugs 10 an das bevorrechtigte zweite Kraftfahrzeug 20 gewertet.
Mit dem Erkennen eines Kooperationsbedarfs beginnt eine kooperative Manöverabstim mung zwischen dem ersten und zweiten Kraftfahrzeug 10 und 20, die sich über meh- rere Aktualisierungszyklen, d.h. über mehrere beispielsweise 100 ms Zeitintervalle er strecken kann. In dem Schritt 300 kann vorgesehenen werden, einen Kooperationszäh ler um einen Zählschritt zu inkrementieren, der im Weiteren zum Steuern der kooperati ven Manöverabstimmung dienen kann. Ein zuvor initialisierter Kooperationszähler wird in dem ersten Aktualisierungszyklus nach Erkennen eines Kooperationsbedarfs akti viert, indem dieser zum Beispiel von Null auf den Wert Eins erhöht wird.
Das nicht bevorrechtigte erste Kraftfahrzeug 10 kann somit in dem Schritt 350 seine ei gene, d.h. die erste geplante Fahrtrajektorie 11 basierend auf der aktuell gültigen ge planten Fahrtrajektorie 11 , die in einem unmittelbar vorhergehenden Aktualisierungs zyklus geplant wurde, durch Fortschreiben aktualisieren. Die durch Fortschreiben aktua lisierte erste geplante Fahrtrajektorie 11 steht weiterhin im Konflikt mit der empfangenen aktuell gültigen zweiten geplanten Fahrtrajektorie 21 des bevorrechtigten zweiten Kraft fahrzeuges 20. Mit einer im Schritt 730 nachfolgenden Übermittlung der aktualisierten ersten geplanten Fahrtrajektorie 11 signalisiert das erste Kraftfahrzeug 10, dass es - zumindest für den nächsten Aktualisierungszyklus - weiterhin beabsichtigt, auf den rechten Fahrstreifen der dreispurigen Straße einzufädeln. Die weiterhin konfliktbehaf tete, aktualisierte erste geplante Fahrtrajektorie 11 kann und soll weiterhin als aufrecht erhaltene Kooperationsanfrage des ersten Kraftfahrzeuges 10 interpretiert werden.
Das nicht bevorrechtigte erste Kraftfahrzeug 10 muss während einer Abstimmung sei nes beabsichtigten Fahrmanövers mit dem bevorrechtigten Kraftfahrzeug 20 stets eine Kollision vermeiden. Dazu kann von der Manöverplanungseinrichtung 2 des nicht bevor rechtigten ersten Kraftfahrzeugs 10 während des Schritts 350 eine Ausweichtrajektorie 12 geplant werden. Auf eine solche Ausweichtrajektorie 12 für ein kollisionsfreies Fahr manöver kann ausgewichen werden, wenn der Konflikt zwischen der ersten geplanten Fahrtrajektorie 11 und der zweiten geplanten Fahrtrajektorie 21 nicht bzw. nicht recht zeitig mit einem Kooperationsangebot durch das bevorrechtigte zweite Kraftfahrzeug 20 aufgelöst wird.
Die Manöverplanungseinrichtung 2 des bevorrechtigten zweiten Kraftfahrzeugs 20 er mittelt im Schritt 400 eine Anzahl von potentiellen Kooperationstrajektorien, die zu der geplanten ersten Fahrtrajektorie 11 des nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeuges 10 kollisi onsfrei sind. Wie bereits im Zusammenhang mit der Figur 3 erläutert wurde, kommt in dem vorliegenden Beispiel verkehrssituationsbedingt für das bevorrechtigte erste Kraft fahrzeug 10 die erste potentielle Kooperationstrajektorie 22a und alternativ die zweite und dritte potentielle Kooperationstrajektorie 22b und 22c in Betracht, um den erkann- ten Konflikt kooperativ aufzulösen. Die potentiellen Kooperationstrajektorien werden ge genüber der zweiten geplanten Fahrtrajektorie jeweils mit Kosten entsprechend einer Kostenfunktion des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs 20 bewertet. Mit der Kostenfunktion kann der Aufwand jeder der ermittelten potentiellen Kooperationstrajektorie 22a, 22b und 22c gegenüber der geplanten Fahrtrajektorie 21 des bevorrechtigten Kraftfahrzeu ges 20 abgeschätzt werden. In die Kostenfunktion können beispielsweise Zeit-, Ener giebedarf und/oder weitere Faktoren einfließen.
Bei den in der Figur 3 dargestellten potentiellen Kooperationstrajektorien 22a, 22b und 22c kann angenommen werden, dass der Aufwand für ein erstes potentielles Kooperati onsmanöver gemäß der ersten Kooperationstrajektorie 22a relativ hoch ist, da das be vorrechtigte zweite Kraftfahrzeug 20 durch das Bremsmanöver Zeit und Bewegungs energie für eine Kooperation mit dem nicht bevorrechtigten ersten Kraftfahrzeug 10 in vestieren müsste. Die zweite potentielle Kooperationstrajektorie 22b ist für das bevor rechtigte Kraftfahrzeug 20 weniger aufwendig, da ein Spurwechsel lediglich eine ver gleichsweise kleine Komforteinschränkung kosten würde. Die dritte potentielle Koopera tionstrajektorie 22c ist offensichtlich die aufwendigste Alternative, da sich hier die Kos ten für ein entsprechendes Bremsmanöver mit einer Komforteinschränkung addieren.
Im Zusammenhang mit dem Schritt 500 wird die zweite potentielle Kooperationstrajekto rie 22b als die kostengünstigste Alternative aus der Anzahl der drei potentiellen Ko operationstrajektorien identifiziert. Die Kosten für die zweite potentielle Kooperations trajektorien 22b werden mit einem Kostengrenzwert des bevorrechtigten zweiten Kraft fahrzeuges 20 verglichen. Sofern in dem Schritt 500 festgestellt wurde, dass der Kos tengrenzwert eingehalten wird, wird die zweite Kooperationstrajektorie 22b als kosten günstigste Kooperationstrajektorie ermittelt bzw. ausgewählt.
Wenn hingegen festgestellt wurde, dass der Kostengrenzwert nicht eingehalten wird, kommt für das bevorrechtigte zweite Kraftfahrzeug 20 eine Kooperation mit dem nicht bevorrechtigten ersten Kraftfahrzeug 10 nicht in Betracht. In diesem Fall wird im Schritt 720 die zweite geplante Fahrtrajektorie 21 durch Fortschreiben aktualisiert und nachfol gend im Umfeld 1 kommuniziert.
Wurde eine kostengünstigste Kooperationstrajektorie in dem Schritt 500 ermittelt, wird nachfolgend in dem Schritt 600 geprüft, ob die ausgewählte wiederum kostengünstigste Kooperationstrajektorie 22b mit einer der empfangenen geplanten Fahrtrajektorie eines dritten Kraftfahrzeuges des Umfelds 1 im Konflikt steht. Figur 3 verdeutlicht, dass die beiden beabsichtigten Fahrmanöver, die durch die zweite Kooperationstrajektorie 22b und durch die dritte gelplanten Fahrtrajektorie 31 beschrie ben werden, zu einer Kollision zwischen dem zweiten und dem dritten Kraftfahrzeug 20 und 30 führen könnten bzw. würden. Die Manöverplanungseinrichtung 2 des bevorrech tigten zweiten Kraftfahrzeuges 20 stellt folglich einen Konflikt zwischen der kostengüns tigsten Kooperationstrajektorie 22b und der geplanten Fahrtrajektorie 31 des dritten Kraftfahrzeugs 30 fest.
Infolge des im Schritt 600 festgestellten Manöverkonflikts wird im Schritt 700 geprüft, ob eine alternative Kooperationstrajektorie aus der Anzahl der im Schritt 400 ermittelt po tentiellen Kooperationstrajektorien existiert, die zu der zu der geplanten Fahrtrajektorie 31 des dritten Kraftfahrzeuges 30 konfliktfrei ist und deren Kosten den Kostengrenzwert des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges 20 einhalten.
Sofern keine alternative Kooperationstrajektorie existiert, bzw. ermittelt werden konnte, die beide der genannten Bedingungen kumulativ erfüllt, wird in dem Schritt 800 die kos tengünstigste Kooperationstrajektorie 22b und zusammen mit einer fortgeschriebenen eigenen geplanten Fahrtrajektorie 21 als ein Paar aktualisierter geplanter Fahrtrajekto- rien eines bevorrechtigten Kraftfahrzeuges 20 in dem gemeinsamen Umfeld 1 mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 3 kommuniziert.
Wurde hingegen eine alternative Kooperationstrajektorie gefunden, die sowohl den Kos tengrenzwert des zweiten Kraftfahrzeugs 20 einhält, als auch mit der geplanten
Fahrtrajektorie 31 des dritten Kraftfahrzeugs 30 konfliktfrei ist, wird im Schritt 810 zu mindest die kostengünstigste Kooperationstrajektorie 22b als eine aktualisierte geplante Fahrtrajektorie des zweiten Kraftfahrzeuges 20 im gemeinsamen Umfeld 1 übermittelt. Gemäß der vorliegenden Beispielsituation wird die zweitgünstigste Kooperationstrajek torie 22a als alternative Kooperationstrajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs 20 identifi ziert.
Bei der Übermittlung kann in dem Schritt 810 optional die ermittelte zweitgünstigste Ko operationstrajektorie 22a zusammen mit der kostengünstigsten Kooperationstrajektorie 22b als ein Paar aktualisierter geplanter Fahrtrajektorien des bevorrechtigten Kraftfahr zeuges 20 in dem gemeinsamen Umfeld 1 kommuniziert werden.
Die Figur 4 zeigt die zwei Alternativen einer aktualisierten Darstellung der aus der Figur 1 bekannten Verkehrssituation zu einem Zeitpunkt, nach dem die geplanten Fahrtrajek torien aller drei Kraftfahrzeuge 10, 20 und 30 mittels den Manöverplanungseinrichtun gen 2 aktualisiert und mittels den Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseirichtungen erneut im gemeinsamen Umfeld 1 kommuniziert wurden. Die Kraftfahrzeuge haben sich während der 100 ms dauernden Repetitionszeit gegenüber den in der Figur 1 gezeigten Ortspositionen in Fahrtrichtung auf der mehrspurigen Straße fortbewegt. Bei einer Fahr geschwindigkeit von beispielsweise um die 90 km/h werden ungefähr 2,5 m zurückge legt. Folglich wurde der zeitliche Florizont der Projektion beabsichtigter Fahrmanöver um ein Repetitionsintervall in die Zukunft fortgeschrieben.
Wie links in der Figur 4a dargestellt ist, wurde die kostengünstigste Kooperationstrajek- torie 22b zusammen mit der zweitgünstigsten Kooperationstrajektorie 22a als Paar ak tualisierter geplanter Fahrtrajektorien des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges 20 im Umfeld 1 übermittelt.
Die Figur 4b stellt eine Situation dar, wenn keine geeignete alternative Kommunikati- onstrajektorie gefunden werden konnte. Folglich wurde gemäß Schritt 800 die fortge schriebene geplante Fahrtrajektorie 21 zusammen mit der kostengünstigsten zweiten Kooperationstrajektorie 22b als Paar aktualisierter geplanter Fahrtrajektorien des bevor rechtigten Kraftfahrzeuges 20 im Umfeld 1 übermittelt.
Aus den beiden Abbildungen der Figur 4 ist zu erkennen, dass die zweite Kooperations trajektorie 22b für das kostengünstigste, d.h. das bevorzugte kooperative Fahrmanöver des zweiten Kraftfahrzeugs 20 nicht ohne eine aktive Mithilfe des dritten Kraftfahrzeugs 30 umsetzbar wäre. Das zweite Kraftfahrzeug 20 ist gegenüber dem dritten Kraftfahr zeug 30 nicht bevorrechtigt, um ein Fahrstreifenwechselmanöver gemäß der zweiten Kooperationstrajektorie 22b durchzuführen. Für den Fahrstreifenwechsel ist folglich eine zweite kooperative Manöverabstimmung zwischen dem nun nicht bevorrechtigten zwei ten Kraftfahrzeug 20 und dem bevorrechtigten dritten Kraftfahrzeug 30 erforderlich.
Eine Idee hinter der vorliegend beschriebenen Manöverabstimmung ist, dass ein poten tieller Kooperationspartner, d.h. im vorliegenden Beispiel das zweite Kraftfahrzeug 20, gegenüber einem Kooperationsbedürftigen, d.h. im vorliegenden Fall dem erstem Kraft fahrzeug 10, unterschiedlich kooperativ sein kann. Somit gibt es unterschiedliche Ko- operationslevel, die in unbedingt kooperativ, bedingt kooperativ bzw. nicht kooperativ eingeteilt werden können.
Die linke Abbildung a) der Figur 4 zeigt ein unbedingt kooperatives zweites Kraftfahr zeug 20, das dem ersten Kraftfahrzeug 10 unter allen Umständen das beabsichtigte Einfädelmanöver ermöglichen wird. Die rechte Abbildung b) der Figur 4 zeigt hingegen ein bedingt kooperatives zweites Kraftfahrzeug 20, das eine Kooperation nur unter der Bedingung anbietet, wenn das dritte Kraftfahrzeug 30 in der Eigenschaft eines Koopera tionshelfers das zweite Kraftfahrzeug 20 bei dem gewünschten Fahrstreifenwechsel ge mäß der kostengünstigsten Kooperationstrajektorie 22b unterstützt. Der Kooperationslevel kann jeweils abhängig von der Kostenfunktion in Verbindung mit dem Kostengrenzwert eines potentiellen Kooperationspartners individuell gesteuert wer den.
Die zweite Kooperationstrajektorie 22b des zweiten Kraftfahrzeuges 20 stellt auch im Falle einer unbedingten Kooperation gemäß Figur 4a das Kooperationsmanöver dar, dass von dem zweiten Kraftfahrzeug 20 für eine kooperative Manöverabstimmung mit dem ersten Kraftfahrzeug 10 bevorzugt wird. Durch die Übermittlung der mit der dritten geplanten Fahrtrajektorie 31 konfligierenden zweiten Kooperationstrajektorie 22b wird implizit eine Kooperationsanfrage an das dritte Kraftfahrzeug 30 gerichtet.
Die Figur 6 zeigt, dass das dritte Kraftfahrzeug 30, sofern es kostenabhängig bereit ist, mit dem zweiten Kraftfahrzeug 20 zu kooperieren, grundsätzlich drei potentielle Koope- rationstrajektorien 32a, 32b und 32c bereitstellen könnte. Ein Fahrstreifenwechsel von dem mittleren auf den linken Fahrstreifen ohne Bremsmanöver stellt für das dritte Kraft fahrzeug 30 das Kooperationsmanöver mit dem geringsten Aufwand dar. Die ent sprechende Trajektorie kann als kostengünstigste Kooperationstrajektorien 32b für eine Manöverkooperation ausgewählt werden.
Nachdem der zuvor beschriebene Aktualisierungszyklus gemäß Figur 5 von den Manö verplanungseinrichtungen 2 aller drei Kraftfahrzeuge 10, 20 und 30 durchlaufen und mit einem gegenseitigen Austausch aktualisierter geplanter Fahrtrajektorien abgeschlossen wurde, kann ein neuer Aktualisierungszyklus beginnen.
Ist das zweite Kraftfahrzeug 20 unbedingt kooperativ, wie in der Figur 4a dargestellt ist, wird im Schritt 200 durch die Manöverplanungseinrichtung 2 des ersten Kraftfahrzeuges 10 festgestellt, dass die eigene geplante Fahrtrajektorie 11 mit keiner der anderen emp fangenen Fahrtrajektorien in Konflikt steht. Im Schritt 250 wird die eigene geplante Fahrtrajektorie 11 durch Fortschreiben aktualisiert. Die Kooperation zwischen dem ers ten und zweiten Kraftfahrzeug 10 und 20 kann als erfolgreich und somit als beendet be trachtet werden. Das erste Kraftfahrzeug 10 darf sein beabsichtigtes Einfädelmanöver ausführen. Der laufende Kooperationszähler aus dem zuvor beschriebenen Aktualisie rungszyklus wird zurückgesetzt und eine ggf. vorgehaltene Ausweichtrajektorie kann verworfen werden. Im Schritt 710 wird die aktualisierte eigene Fahrtrajektorie 11 über mittelt.
Im Falle eines dem ersten Kraftfahrzeug 10 gegenüber unbedingt kooperativen zweiten Kraftfahrzeug 20 ist lediglich noch eine Kooperation zwischen dem zweiten Kraftfahr zeug 20 und dem dritten Kraftfahrzeug 30 abzustimmen. In dem Schritt 300 der in der Figur 5 dargestellten Abfolge für einen Aktualisierungszyklus wird jeweils durch die bei den Manöverplanungseinrichtungen 2 des zweiten und dritten Kraftfahrzeuges 20 und 30 festgestellt, dass das zweite Kraftfahrzeug 20 das nicht bevorrechtigte Kraftfahrzeug ist und dass das dritte Kraftfahrzeug 30 das bevorrechtigte Kraftfahrzeug ist. In den Schritten 400 bis 500 wird die Manöverplanungseinrichtung des bevorrechtigten dritten Kraftfahrzeugs 30 eine kostengünstigste Kooperationstrajektorie 32b ermittelt, die mit keiner weiteren geplanten Fahrtrajektorie innerhalb des gemeinsamen Umfeldes 1 in Konflikt steht.
Sofern die ermittelte kostengünstigste Kooperationstrajektorie 32b einen individuellen Kostengrenzwert des bevorrechtigten dritten Kraftfahrzeugs 30 überschreitet, wird in dem Schritt 720 die eigene geplante Fahrtrajektorie 31 des dritten Kraftfahrzeugs 30 fortgeschrieben und als aktualisierte geplante Fahrtrajektorie 31 im gemeinsamen Um feld 1 kommuniziert. Dem zweiten Kraftfahrzeug 20 wird somit keine Kooperation ange- boten. Das zweite Kraftfahrzeug 20 kann, beispielsweise über einen Kooperationszähler gesteuert, seine Kooperationsanfrage für eine Anzahl von nachfolgenden Aktualisie rungszyklen aufrechterhalten.
In dem Fall eines gegenüber dem ersten Kraftfahrzeug 10 unbedingt kooperativen zwei ten Kraftfahrzeuges 20 und eines gegenüber dem zweiten Kraftfahrzeug 20 nicht ko operativen dritten Kraftfahrzeugs 30 löst sich die Verkehrssituation auf, wie in der Figur 7a dargestellt.
Sofern auch das dritte Kraftfahrzeug 30 kooperativ gegenüber dem zweiten Kraftfahr zeug 20 ist, d.h. wenn die Kosten für die kostengünstigste Kooperationstrajektorie 32b den Kostengrenzwert des dritten Kraftfahrzeugs 30 einhalten, wird im Schritt 600 von der Manöverplanungseinrichtung 2 des dritten Kraftfahrzeuges 30 festgestellt, dass die kostengünstigste Kooperationstrajektorie 32b mit keiner empfangenen geplanten Fahrtrajektorie eines weiteren Kraftfahrzeuges in Konflikt steht. Folglich wird im Schritt 820 die kostengünstigste Kooperationstrajektorie 32b als aktualisierte geplante
Fahrtrajektorie mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation übermittelt. Die Verkehrs situation löst sich nach einer erfolgreichen Manöverabstimmung auf, wie in der Figur 7b dargestellt.
Ist das zweite Kraftfahrzeug 20 nur bedingt kooperativ, wie in der Figur 4b dargestellt ist, wird im Schritt 200 durch die Manöverplanungseinrichtung 2 des ersten Kraftfahr zeuges 10 weiterhin ein Konflikt zwischen der eigenen und der empfangenen geplanten Fahrtrajektorie 11 und 21 festgestellt. Im Schritte 300 wird der Kooperationszähler in- krementiert und festgestellt, dass das erste Kraftfahrzeug 10 gegenüber dem zweiten nicht bevorrechtigt ist. Sofern ein Abbruchkriterium, z.B. ein Grenzwert für eine Zeit bis zu einer Kollision (engl. Time to Collision, TTC), noch nicht erfüllt ist, kann die eigene geplante Fahrtrajektorie 11 im Schritt 350 fortgeschrieben und als aktualisierte geplante Fahrtrajektorie 11 übermittelt werden.
Das dritte Kraftfahrzeug 30 stellt mittels seiner Manöverplanungseinrichtung 2 , wie zu vor bereits beschrieben worden ist, erstmalig einen Konflikt zwischen der eigenen ge planten Fahrtrajektorie 31 und der von dem zweiten Kraftfahrzeug 20 übermittelten kos tengünstigsten Kooperationstrajektorie 22b als eine geplante Fahrtrajektorie fest und kann kostenabhängig im Schritt 820 eine Kooperationstrajektorie 32b anbieten oder in Schritt 720 seine eigene geplante Fahrtrajektorie fortschreiben und eine Kooperation ablehnen.
Das zweite Kraftfahrzeug 20 wird in dem zweiten Aktualisierungszyklus im Wesentli chen seine eigene geplante Fahrtrajektorie 21 sowie seine kostengünstigste Kooperati onstrajektorie 22b aktualisieren. In den Schritten 300 und 600 des zweiten Aktualisie rungszyklus wird weiterhin festgestellt, dass sowohl die eigene geplante Fahrtrajektorie 21 als auch die kostengünstigste Kooperationstrajektorie 22b jeweils in Konflikt mit ei ner geplanten Fahrtrajektorie eines der anderen Kraftfahrzeuge steht. Entsprechend wird im Schritt 800 eine neu ermittelte kostengünstigste Kooperationstrajektorie 22b zu sammen mit einer fortgeschriebenen eigenen geplanten Fahrtrajektorie 21 als ein Paar aktualisierter geplanter Fahrtrajektorien eines bevorrechtigten Kraftfahrzeuges 20 über mittelt.
Solange das dritte Kraftfahrzeug 30 nicht kooperativ ist und, wie in Figur 8a dargestellt, eine aktualisierte eigene geplante Fahrtrajektorie 31 im gemeinsamen Umfeld kommu niziert, so wird das gegenüber dem ersten Kraftfahrzeug bedingt kooperative aber be vorrechtigte zweite Kraftfahrzeug 20 seine eigene geplante Fahrtrajektorie 21 beibehal ten sowie zyklisch aktualisieren und übermitteln.
Eine Kooperation zwischen den drei Kraftfahrzeugen 10, 20 und 30 kann auch ohne Er folg beendet werden, indem die Manöverplanungseinrichtung 2 des ersten Kraftfahr zeugs die vorgehaltene Ausweichtrajektorie 12 als aktualisierte geplante Fahrtrajektorie auswählt bzw. auswählen muss. In einem nachfolgenden Aktualisierungszyklus würde das zweite Kraftfahrzeug 20 keinen Konflikt mehr zwischen seiner eigenen geplanten Fahrtrajektorie und einer empfangenen geplanten Fahrtrajektorie feststellen. Die kon fliktfreie eigene geplante Fahrtrajektorie 21 wird gemäß Schritt 250 fortgeschrieben und im Schritt 710 als aktualisierte geplante Fahrtrajektorie im gemeinsamen Umfeld kom muniziert. Ein oder mehrere Kooperationszähler, die zur Steuerung der kooperativen Manöverabstimmung zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftfahrzeug 10 und 20 sowie zwischen dem zweiten und dem dritten Kraftfahrzeug 20 und 30 dienen, können im Schritt 350 zurückgesetzt werden. Die Figur 9a zeigt die beispielhafte Verkehrssitua tion nach einer nicht erfolgreichen Manöverabstimmung.
Ist das dritte Kraftfahrzeug 30 gegenüber dem zweiten Kraftfahrzeug 20 kooperativ, in dem die kostengünstigste Kooperationstrajektorie 32b als aktualisierte geplante
Fahrtrajektorie durch das dritte Kraftfahrzeug 30 übermittelt wird, so wird die Manöver planungseinrichtung 2 des zweiten Kraftfahrzeugs 20 im Schritt 600 eines nachfolgen den Aktualisierungszyklus feststellen, dass die im Aktualisierungszyklus aktuell ermit telte kostengünstigste Kooperationstrajektorie 22b konfliktfrei ist. Somit kann in Schritt 820 die konfliktfreie Kooperationstrajektorie 22b als aktualisierte eigene geplante Fahrtrajektorie über die zugeordnete Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrich- tung 3 übermittelt werden.
In einem weiteren nachfolgenden Aktualisierungszyklus kann das erste Kraftfahrzeug 10 eine konfliktfreie eigene geplante Fahrtrajektorie 11 feststellen. Die Figur 9b zeigt die beispielhafte Verkehrssituation nach einer erfolgreichen Manöverabstimmung zwischen drei Kraftfahrzeugen.
In der Figur 10 ist ein Kraftfahrzeug 1 dargestellt, das eine Manöverplanungseinrichtung 2 und eine zugeordnete Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung 3 umfasst. Die Manöverplanungseinrichtung 2 kann empfangene Nachrichten mit aktuellen geplan ten Fahrtrajektorien aus einem Puffer der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationsein- richtung 3 abrufen oder eigene aktuelle geplante Fahrtrajektorien über diese kommuni zieren, d.h. versenden. Alternativ können empfangene Nachrichten aktiv an die Manö verplanungseinrichtung 2 weitergeleitet werden.
Obwohl der Gegenstand im Detail durch Ausführungsbeispiele näher illustriert und er läutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendei ner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorher gehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kennt nis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hin- sichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausfüh rungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlas sen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weiterge henden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.
Liste der Bezugszeichen
2 Manöverplanungseinrichtung
3 Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung
10 Erstes Kraftfahrzeug
11 Geplante Fahrtrajektorie
20 Zweites Kraftfahrzeug
21 Geplante Fahrtrajektorie
30 Drittes Kraftfahrzeug
31 Geplante Fahrtrajektorie
100 Abrufen von empfangenen geplanten Fahrtrajektorien
200 Vergleichen von geplanten Fahrtrajektorien
250 Fortschreiben der eigenen geplanten Fahrtrajektorie
300 Ermitteln eines bevorrechtigten und eines nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeuges 350 Fortschreiben der eigenen geplanten Fahrtrajektorie und Vorhalten einer
Ausweichtrajektorie
400 Ermitteln und Bewerten von potentiellen Kooperationstrajektorien
500 Ermitteln einer kostengünstigsten Kooperationstrajektorie innerhalb eines
Kostengrenzwerts
600 Konfliktprüfung der kostengünstigsten Kooperationstrajektorie
700 Ermitteln einer konfliktfreien alternativen Kooperationstrajektorie innerhalb des Kostengrenzwerts
710 Übermitteln der fortgeschriebenen eigenen geplanten Fahrtrajektorie
720 Übermitteln der fortgeschriebenen eigenen geplanten Fahrtrajektorie
730 Übermitteln der fortgeschriebenen eigenen geplanten Fahrtrajektorie oder der vorgehaltenen Ausweichtrajektorie
800 Übermitteln der kostengünstigsten Kooperationstrajektorie und einer
fortgeschriebenen eigenen geplanten Fahrtrajektorie
810 Übermitteln der kostengünstigsten Kooperationstrajektorie und einer
alternativen Kooperationstrajektorie
820 Übermitteln einer fortgeschriebenen eigenen geplanten Fahrtrajektorie

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Abstimmen von Fahrmanövern zwischen Kraftfahrzeugen (10, 20, 30) innerhalb eines gemeinsamen örtlichen Umfeldes (1 ), wobei jedes der Kraftfahrzeuge (10, 20, 30) wenigstens eine geplante Fahrtrajektorie (11 , 21 , 31 ) für ein beabsichtigtes Fahrmanöver mittels einer
Manöverplanungseinrichtung (2) des jeweiligen Kraftfahrzeugs (10, 20, 30) fortwährend aktualisiert und mittels einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug- Kommunikationseinrichtung (3) im Umfeld (1 ) kommuniziert, wobei die
Manöverplanungseinrichtungen (2) jeweils Aktualisierungszyklen durchlaufen, die folgende Schritte umfassen:
a) Abrufen (100), von geplanten Fahrtrajektorien beabsichtigter
Fahrmanöver der jeweils anderen Kraftfahrzeuge im Umfeld (1 ), die über die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung (3) empfangen wurden;
b) Vergleichen der empfangenen geplanten Fahrtrajektorien mit einer eigenen geplanten Fahrtrajektorie und feststellen (200), ob ein Konflikt zwischen der eigenen geplanten Fahrtrajektorie und den empfangenen geplanten Fahrtrajektorien vorliegt;
c) Feststellen (300), sofern bei dem Vergleich von Fahrtrajektorien ein Konflikt zwischen der eigenen geplanten Fahrtrajektorie und einer der empfangenen geplanten Fahrtrajektorien eines anderen Kraftfahrzeuges festgestellt wurde, eines bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (20; 30), das zum Ausführen eines beabsichtigten Fahrmanövers gemäß seiner konfligierenden geplanten Fahrtrajektorie (21 ; 31 ) bevorrechtigt ist, und eines nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (10; 20), das zum Ausführen eines beabsichtigten Fahrmanövers gemäß seiner konfligierenden geplanten Fahrtrajektorie (11 ; 21 ) nicht bevorrechtigt ist;
d) Ermitteln (400) einer Anzahl potentieller Kooperationstrajektorien durch eine Manöverplanungseinrichtung (2) eines bevorrechtigten
Kraftfahrzeugs (20; 30), die zu der geplanten Fahrtrajektorie des nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (10; 20) konfliktfrei sind, wobei die potentiellen Kooperationstrajektorien (22a, 22b, 22c; 32a, 32b, 32c) mit Kosten entsprechend einer Kostenfunktion und im Vergleich zu einem Kostengrenzwert des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs (20; 30) bewertet werden;
e) Prüfen (700), ob unter den potentiellen Kooperationstrajektorien eine alternative Kooperationstrajektorie existiert, die zu einer geplanten Fahrtrajektorie (31 ) eines dritten Kraftfahrzeuges (30) konfliktfrei ist und deren Kosten den Kostengrenzwert des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (20) einhalten;
f) Übermitteln (810), sofern eine alternative Kooperationstrajektorie (22a) existiert, einer kostengünstigsten Kooperationstrajektorie (22b) aus der Anzahl potentieller Kooperationstrajektorien als eine aktualisierte geplante Fahrtrajektorie des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (20).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei, sofern eine alternative
Kooperationstrajektorie (22a) existiert, zusammen mit der kostengünstigsten Kooperationstrajektorie (22b) ferner die alternative Kooperationstrajektorie (22a) als ein Paar aktualisierter geplanter Fahrtrajektorien des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (20) übermittelt (810) wird.
3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, sofern eine
alternative Kooperationstrajektorie (22a) nicht existiert, die kostengünstigsten Kooperationstrajektorie (22b) zusammen mit einer fortgeschriebenen eigenen Fahrtrajektorie (21 ) als ein Paar aktualisierter geplanter Fahrtrajektorien des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (20) übermittelt (800) wird.
4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die
kostengünstigste Kooperationstrajektorie (22b) als aktualisierte geplante
Fahrtrajektorie übermittelt (820) wird, sofern bei einer Konfliktprüfung (600) eine Konfliktfreiheit zwischen der kostengünstigsten Kooperationstrajektorie (22b) und einer geplanten Fahrtrajektorie (31 ) eines dritten Kraftfahrzeuges (30) festgestellt wurde.
5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die eigene
geplante Fahrtrajektorie (21 , 31 ) des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (20; 30) durch Fortgeschrieben aktualisiert und als aktualisierte geplante Fahrtrajektorie übermittelt (720) wird, sofern bei einer Kostenprüfung (500) festgestellt wurde, dass keine der potentiellen Kooperationstrajektorien (22a, 22b, 22c; 32a, 32b, 32c) den Kostengrenzwert des bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (20; 30) einhält.
6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei durch eine
Manöverplanungseinrichtung (2) eines nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeugs (10; 20) eine eigene geplante Fahrtrajektorie (11 ; 21 ) durch Fortschreiben aktualisiert (350) und mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug- Kommunikationseirichtung (3) übermittelt (730) wird.
7. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch 6, wobei durch eine
Manöverplanungseinrichtung des nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeugs (10) ferner eine Ausweichtrajektorie (12) ermittelt und/oder fortgeschrieben (350) wird, die zu der empfangenen geplanten Fahrtrajektorie (21 ) des
bevorrechtigten Kraftfahrzeuges (20) konfliktfrei ist.
8. Verfahren gemäß vorstehenden Anspruch 7, wobei durch eine
Manöverplanungseinrichtung des nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeugs (10) die eigene geplante Fahrtrajektorie durch die Ausweichtrajektorie (12) ersetzt (350) und mittels der Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseirichtung (3) als eine aktualisierte geplante Fahrtrajektorie übermittelt (730) wird, sofern ein
Auslöseereignis von der Manöverplanungseinrichtung (2) festgestellt wird.
9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein
Abstimmungszähler inkrementiert wird, sofern bei dem Vergleich (300) von Fahrtrajektorien ein Konflikt zwischen der eigenen geplanten Fahrtrajektorie und einer der empfangenen geplanten Fahrtrajektorien eines anderen
Kraftfahrzeuges festgestellt wurde.
10. Manöverplanungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug (10; 20; 30) zum Planen und Abstimmen von Fahrmanövern mit weiteren Kraftfahrzeugen in einem
gemeinsamen Umfeld (1 ), umfassend eine Datenschnittstelle für eine
Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikationseinrichtung (3) sowie eine
Recheneinheit und einen Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
11. Computerprogramm, das, wenn es auf einer Recheneinheit innerhalb einer Manöverplanungseinrichtung (2) ausgeführt wird, die jeweilige Recheneinheit anleitet, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
12. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem von
einem Computer lesbaren Medium gespeichert ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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