WO2023046370A1 - Effizienzgesteigerte kommunikation kooperativ agierender automatisierter fahrzeuge - Google Patents

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WO2023046370A1
WO2023046370A1 PCT/EP2022/072804 EP2022072804W WO2023046370A1 WO 2023046370 A1 WO2023046370 A1 WO 2023046370A1 EP 2022072804 W EP2022072804 W EP 2022072804W WO 2023046370 A1 WO2023046370 A1 WO 2023046370A1
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vehicle
collision
sections
trajectory
future trajectory
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PCT/EP2022/072804
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Daniel Bischoff
Dieter Schuller
Florian Alexander Schiegg
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Psa Automobiles Sa
Robert Bosch Gmbh
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    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/161—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication
    • G08G1/162—Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication event-triggered
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    • B60W2756/00—Output or target parameters relating to data
    • B60W2756/10—Involving external transmission of data to or from the vehicle

Definitions

  • the invention relates to a system for an automated vehicle, a vehicle with such a system, and a corresponding method for an automated vehicle.
  • DE 10 2016 205 661 A1 relates to a method for avoiding a collision between a first vehicle and a second vehicle, which has the following steps: detecting, by the first vehicle or by the second vehicle, that there is a risk of collision between the first vehicle and the second vehicle exists, and in response to detecting the risk of a collision, sending a collision warning to the second vehicle.
  • DE 10 2019 210 977 A1 also relates to a method for warning of a potential collision of a motor vehicle with another motor vehicle, the other motor vehicle being detected in an area surrounding the motor vehicle by means of a sensor system of the motor vehicle; at least one movement parameter of the motor vehicle and at least one further movement parameter of the further motor vehicle being determined by means of the sensor system; an expected trajectory of the motor vehicle based on the at least one movement parameter is determined by means of an arithmetic unit of the motor vehicle and an expected further trajectory of the further motor vehicle is determined based on the at least one further movement parameter; a collision probability is determined by means of the computing unit as a function of the trajectory and the further trajectory; and depending on the collision probability, an optical warning signal and/or an acoustic warning signal is/are automatically output to the surroundings of the motor vehicle by means of an output unit of the motor vehicle.
  • DE 10 2015 213 517 A1 relates to a method for warning other road users when a vehicle is driving the wrong way, with the method having the following comprising steps: pre-detecting a wrong-way driving potential of a possible wrong-way driving of the vehicle; Setting up a communication link to at least one road user endangered by wrong-way driving if the potential for wrong-way driving is greater than a pre-warning value; detecting wrong-way driving of the vehicle; and providing wrong-way information for the endangered road user via the established communication link if the possible wrong-way driving is detected as actual wrong-way driving.
  • DE 10 2018 109 885 A1 also relates to a method for cooperatively coordinating future driving maneuvers of a vehicle with external maneuvers of at least one other vehicle, the method having the following steps: Receiving an external data packet from the external vehicle, wherein in the external data packet a group of external trajectories from an external reference trajectory and optionally, at least one external trajectory for the external vehicle is contained, wherein the external data packet also contains an external reference effort value characterizing the external reference trajectory and, optionally, an external effort value characterizing the external trajectory; Selecting a trajectory from a family of trajectories for the vehicle as the reference trajectory for the vehicle using the external reference trajectory and optionally the external trajectory, with a collision-free trajectory of the family of trajectories being selected as the reference trajectory for the external reference trajectory and optionally for the external trajectory within a collision horizon; Evaluation of the reference trajectory and other trajectories of the family of trajectories using a lower limit trajectory and an upper limit trajectory, with the reference trajectory being assigned a reference effort value and each
  • DE 10 2018 002 675 A1 also relates to a method for coordinating driving maneuvers between at least two motor vehicles, with at least one driving trajectory of a first motor vehicle and a driving trajectory of a second motor vehicle being continuously updated and using vehicle-to-vehicle communication between the at least two motor vehicles are continuously exchanged in the vicinity of the motor vehicle, comprising the following steps: a) updating the driving trajectory of the first motor vehicle using a maneuver planning device of the first motor vehicle and the driving trajectory of the second motor vehicle using a maneuver planning device of the second motor vehicle and mutual transmission of the driving trajectories between the two motor vehicles, b) Comparison in a first comparison of both travel trajectories in the maneuver planning devices of both motor vehicles, c) Determination, if in the first comparison a collision between the F travel trajectory of the first motor vehicle and the travel trajectory of the second motor vehicle was determined, a priority motor vehicle that has priority for executing its travel trajectory, and a correspondingly non-priority motor vehicle among the first and the second motor vehicle with
  • DE 10 2016 205 972 A1 also relates to a method for autonomously or semi-autonomously carrying out a cooperative driving maneuver, with a maneuvering vehicle which plans to carry out a driving maneuver carrying out the following steps: determining a maneuvering area of a road in which the driving maneuver can potentially be carried out, Communicating with one or more vehicles via vehicle-to-vehicle communication in order to detect one or more cooperation vehicles which are expected to be within the maneuver area during the execution of the driving maneuver and adapt one's own driving behavior to the expected driving behavior of the one or the plurality of cooperation vehicles to carry out the planned driving maneuver.
  • DE 10 2019 216 913 A1 also relates to a method for providing a maneuver message for coordinating a maneuver between a road user and at least one other road user in a communication network, the road user and the at least one other road user being networked with one another via the communication network, the Road user has an evaluation unit for evaluating communication data received via the communication network and/or sensor data generated by a sensor system for detecting an environment of the road user and for transmitting maneuver messages via the communication network, the method comprising: receiving the communication data and/or the sensor data in the evaluation unit; determining at least one possible trajectory of the road user based on the communication data and/or the sensor data, wherein at least one trajectory parameter describing a property of the possible trajectory is determined; Calculating a trajectory transmission priority from the trajectory parameter, the trajectory transmission priority being a relevance of the at least one possible trajectory for the road user and/or the other represents road users; determining on the basis of the trajectory transmission priority whether the at least one possible trajectory should be included in a maneuver message; and if yes: generating the
  • DE 10 2019 216 916 A1 also relates to a method for transmitting a message in a communication network for communication between a road user and at least one other road user, the road user and the other road user each having an evaluation unit for transmitting messages via the communication network, the The method includes: receiving a first message in the evaluation unit, the first message comprising message segments each having a priority value; determining a current utilization of the communication network; Filtering out message segments to be transmitted from the first message based on the priority values and the current utilization of the communication network; and generating a second message with the message segments to be transmitted and sending the second message over the communication network.
  • V2x messages in which future trajectories in terms of route requests or offers from the vehicles involved are exchanged and coordinated between the automated vehicles.
  • This can increase traffic efficiency, so that the flow of traffic increases.
  • V2x services such as sensor data sharing, such as Collective Perception Message - CPM or Decentralized Environmental Notification Message - DENM.
  • An increasing volume of messages leads to an increasing load on the communication channel.
  • a first aspect of the invention relates to a system for a particularly automated vehicle, which is particularly suitable for driving a route from a specified starting point to a specified destination without a driver, the system having a processing unit and a communication unit, the processing unit being designed for this purpose to determine a future trajectory of the vehicle in an area of the road immediately in front of the vehicle, and to check the future trajectory for a potential collision with the other vehicle, and to subdivide the future trajectory into collision-free sections and collision-prone sections, with the collision-prone sections being divided Sections lead to a potential collision when driving on the sections with the other vehicle, and the computing unit is designed to communicate via the communication unit to another vehicle only the collision-prone sections of the future Future trajectory to jointly organize a cooperative driving maneuver between your own vehicle and the to transmit to another vehicle.
  • the vehicle is a cooperative vehicle, preferably an automated vehicle.
  • the other vehicle is also representative of a large number of other vehicles, because as a rule, in a cooperative mode, one's own vehicle is not only in communication with one other vehicle, but with several other vehicles. However, this does not change anything in the procedure according to the invention.
  • a communication channel between one's own vehicle and the other vehicle is relieved by the restriction to the sending of only data about the potentially collision-prone sections of the future trajectory.
  • the channel load can be reduced because data is only sent via collision-prone trajectory sections.
  • the data about the future trajectory is therefore reduced to the essential content, so that the overall data volume in the communication between the vehicles can be reduced. This allows the messages with this data to arrive faster without causing a data congestion. This helps the flow of traffic, as the transmission of the data is not unnecessarily delayed and the cooperative driving maneuvers between the vehicles can be organized quickly.
  • the transmitted collision-prone sections of the future trajectory are only sections of desired trajectories and/or offer trajectories that are used when planning a cooperative maneuver together with the other vehicle in order to organize a collision-free cooperative maneuver.
  • the desired trajectories are only transmitted when a request from a vehicle to carry out a cooperative behavior is made to another vehicle.
  • future trajectories are cyclically exchanged between the vehicles for cooperative driving involving several vehicles. In the case of requests for cooperative driving, additional data is typically sent about such desired trajectories that could lead to a collision without the cooperative organization.
  • the arithmetic unit is designed to transmit the respective current collision-prone sections cyclically, ie repeatedly in predetermined time intervals, via the communication unit. This is done, for example, every second, particularly preferably in predetermined Fractions of a second, for example at 10 Hz, particularly preferably at 100 Hz.
  • the processing unit is designed to transmit the collision-free sections of the future trajectory to the other vehicle via the communication unit in addition to the collision-prone sections of the future trajectory, but with the collision-free sections of the future trajectory being sent to the other vehicle at lower frequencies are transmitted cyclically as the collision-prone sections of the future trajectory.
  • the computing unit is designed to determine the future trajectory of the host vehicle only within a predetermined radius around the host vehicle, the radius being determined by the computing unit in particular as a function of the speed.
  • the communication unit is designed to transmit the data about the collision-prone sections via a UDP protocol.
  • a BTP Basic Transport Protocol
  • a further aspect of the invention relates to a vehicle with a system as described above and below.
  • a further aspect of the invention relates to a method for a particularly automated vehicle which is particularly suitable for driving without a driver along a route from a specified starting point to a specified destination, with a computing unit determining a future trajectory in a road area immediately in front of the vehicle and the future trajectory is checked for a collision with the other vehicle, and the future trajectory is subdivided into collision-free sections and collision-prone sections, with the collision-prone sections leading to a potential collision when driving over the sections with the other vehicle, and where by the arithmetic unit over the Communication unit another vehicle only the collision-afflicted sections of the future trajectory are transmitted to jointly organize a cooperative driving maneuver between the own vehicle and the other vehicle.
  • Fig. 2 A situation for one's own and another vehicle according to the prior art
  • a computing unit 5 continuously determines, ie in a discrete manner and repeatedly at time intervals of 10 Hz, a future trajectory of vehicle 3 in a road area immediately in front of vehicle 3 .
  • the currently determined future trajectory is then checked for a potential collision with the other vehicle and divided into collision-free sections and collision-prone sections.
  • the arithmetic unit 5 then transmits to another via the communication unit 7 Vehicle only the collision-prone sections of the future trajectory to jointly organize a cooperative driving maneuver between the host vehicle 3 and the other vehicle. This means that the collision-free sections of the future trajectory are not transmitted to the other vehicle.
  • FIG. 2 shows a situation at an intersection in which an automated vehicle 3, but without having the system 1, organizes cooperative coordination of the driving maneuvers with another vehicle.
  • the respective arrows indicate a future trajectory of the respective vehicle, with the left of the two curved arrows starting from the vehicle 3 indicating the desired future trajectory and the right, shorter arrow indicating the planned trajectory.
  • the desired future trajectory results from the request from one of the two vehicles for cooperative behavior and is communicated between the vehicles in its entirety.
  • FIG. 3 shows the situation of FIG. 2, but here the vehicle 3 has the system 1 described above.
  • the collision-free sections of the respective future trajectory are drawn in dashed lines, while the sections of the respective future trajectory potentially affected by collisions are drawn in solid lines, as described under FIG. 2 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) für ein Fahrzeug (3), aufweisend eine Recheneinheit (5) und eine Kommunikationseinheit (7), wobei die Recheneinheit (5) dazu ausgeführt ist, eine zukünftige Trajektorie zu ermitteln, und diese auf eine potentielle Kollision mit dem anderen Fahrzeug hin zu überprüfen, sowie die zukünftige Trajektorie gedacht in kollisionsfreie Abschnitte und kollisionsbehaftete Abschnitte zu unterteilen, wobei die kollisionsbehafteten Abschnitte zu einer potentiellen Kollision beim Befahren der Abschnitte mit dem anderen Fahrzeug führen, und über die Kommunikationseinheit (7) einem anderen Fahrzeug lediglich die kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie zum gemeinsamen Organisieren eines kooperativen Fahrmanövers zwischen dem eigenen Fahrzeug (3) und dem anderen Fahrzeug zu übermitteln.

Description

EFFIZIENZGESTEIGERTE KOMMUNIKATION KOOPERATIV AGIERENDER AUTOMATISIERTER FAHRZEUGE
Die Erfindung betrifft ein System für ein automatisiertes Fahrzeug, ein Fahrzeug mit einem solchen System, sowie ein entsprechendes Verfahren für ein automatisiertes Fahrzeug.
Beim Betrieb automatisierter Fahrzeuge ohne einen Fahrer besteht genauso wie beim Betrieb von Fahrzeugen mit Fahrern die Gefahr von Kollisionen. Im Stand der Technik sind mehrere Methoden bekannt, um Kollisionen zwischen automatisierten Fahrzeugen zu vermeiden.
Die DE 10 2016 205 661 A1 betrifft hierzu ein Verfahren zum Vermeiden einer Kollision zwischen einem ersten Fahrzeug und einem zweiten Fahrzeug, welches folgende Schritte aufweist: Erkennen, durch das erste Fahrzeug oder durch das zweite Fahrzeug, dass eine Kollisionsgefahr zwischen dem ersten Fahrzeug und dem zweiten Fahrzeug besteht, und ansprechend auf das Erkennen der Kollisionsgefahr Senden einer Kollisionswarnung an das zweite Fahrzeug.
Die DE 10 2019 210 977 A1 betrifft außerdem ein Verfahren zur Warnung vor einer potentiellen Kollision eines Kraftfahrzeugs mit einem weiteren Kraftfahrzeug, wobei mittels eines Sensorsystems des Kraftfahrzeugs das weitere Kraftfahrzeug in einer Umgebung des Kraftfahrzeugs erkannt wird; wobei mittels des Sensorsystems wenigstens ein Bewegungsparameter des Kraftfahrzeugs und wenigstens ein weiterer Bewegungsparameter des weiteren Kraftfahrzeugs bestimmt werden; mittels einer Recheneinheit des Kraftfahrzeugs eine erwartete Trajektorie des Kraftfahrzeugs basierend auf dem wenigstens einen Bewegungsparameter bestimmt wird und eine erwartete weitere Trajektorie des weiteren Kraftfahrzeugs basierend auf dem wenigstens einen weiteren Bewegungsparameter bestimmt wird; mittels der Recheneinheit abhängig von der Trajektorie und der weiteren Trajektorie eine Kollisionswahrscheinlichkeit bestimmt wird; und abhängig von der Kollisionswahrscheinlichkeit mittels einer Ausgabeeinheit des Kraftfahrzeugs ein optisches Warnsignal und/oder ein akustisches Warnsignal in die Umgebung des Kraftfahrzeugs automatisch ausgegeben wird.
Die DE 10 2015 213 517 A1 betrifft schließlich ein Verfahren zum Warnen anderer Verkehrsteilnehmer bei einem falsch fahrenden Fahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Vordetektieren eines Falschfahrtpotenzials einer möglichen Falschfahrt des Fahrzeugs; Aufbauen einer Kommunikationsstrecke zu zumindest einem durch die Falschfahrt gefährdeten Verkehrsteilnehmer, wenn das Falschfahrtpotenzial größer als ein Vorwarnwert ist; Detektieren der Falschfahrt des Fahrzeugs; und Bereitstellen einer Falschfahrerinformation für den gefährdeten Verkehrsteilnehmer über die aufgebaute Kommunikationsstrecke, wenn die mögliche Falschfahrt als tatsächliche Falschfahrt de- tektiert wird.
Die DE 10 2018 109 885 A1 betrifft ferner ein Verfahren zum kooperativen Abstimmen von zukünftigen Fahrmanövern eines Fahrzeugs mit Fremdmanövern zumindest eines Fremdfahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Empfangen eines Fremddatenpakets von dem Fremdfahrzeug, wobei in dem Fremddatenpaket eine Fremdtrajektorienschar aus einer Fremdbezugstrajektorie und, optional, zumindest einer Fremdtrajektorie für das Fremdfahrzeug enthalten ist, wobei in dem Fremddatenpaket ferner ein die Fremdbezugstrajektorie kennzeichnender Fremdbezugsaufwandswert und, optional, ein die Fremdtrajektorie kennzeichnender Fremdaufwandswert enthalten sind; Auswählen einer Trajektorie aus einer Trajektorienschar für das Fahrzeug als Bezugstrajekto- rie für das Fahrzeug unter Verwendung der Fremdbezugstrajektorie und optional der Fremdtrajektorie, wobei eine zu der Fremdbezugstrajektorie und optional zu der Fremdtrajektorie innerhalb eines Kollisionshorizonts kollisionsfreie Trajektorie der Trajektorienschar als Bezugstrajektorie ausgewählt wird; Bewerten der Bezugstrajektorie und weiterer Trajektorien der Trajektorienschar unter Verwendung einer unteren Grenztrajek- torie und einer oberen Grenztrajektorie, wobei der Bezugstrajektorie ein Bezugsaufwandswert und den Trajektorien je ein Aufwandswert zugeordnet wird, wobei die untere Grenztrajektorie eine momentane Idealtrajektorie für das Fahrzeug mit einem niedrigsten möglichen Fahraufwand repräsentiert und einen unteren Grenzwert eines Aufwandswerteraums definiert und die obere Grenztrajektorie eine Trajektorie mit einem momentan maximal akzeptablen Fahraufwand zur Kooperation repräsentiert und einen oberen Grenzwert des Aufwandswerteraums definiert; Bestimmen eines Kooperationsbedarfswerts unter Verwendung des Bezugsaufwandswerts, des unteren Grenzwerts, des oberen Grenzwerts, des Fremdbezugsaufwandswerts und, optional, des Fremdaufwandswerts, wobei der Kooperationsbedarfswert repräsentiert, ob es sinnvoller ist, die eigene Situation durch eine Kooperationsanfrage zu verbessern, oder einem Fremdfahrzeug eine Kooperationsanfrage zu erfüllen; Auswählen zumindest einer Kooperationstrajektorie aus den Trajektorien der Trajektorienschar unter Verwendung des Bezugsaufwandswerts und des Kooperationsbedarfswerts, wobei als Kooperationstrajektorie eine Trajektorie mit einem Aufwandswert zwischen dem Bezugsaufwandswert und dem oberen Grenzwert als Alternativtrajektorie ausgewählt wird, wenn der Kooperationsbedarfswert repräsentiert, dass dem Fremdfahrzeug eine Kooperation angeboten werden soll, oder wobei als Ko- operationstrajektorie eine Trajektorie mit einem Aufwandswert zwischen dem Bezugsaufwandswert und dem unteren Grenzwert als Bedarfstrajektorie ausgewählt wird, wenn der Kooperationsbedarfswert repräsentiert, dass von dem Fremdfahrzeug eine Kooperation angefordert werden soll. Senden eines Datenpakets an das Fremdfahrzeug, wobei das Datenpaket die Bezugstrajektorie und den zu der Bezugstrajektorie zugehörigen Bezugsaufwandswert sowie zumindest die Kooperationstrajektorie und den zu der Kooperations- trajektorie zugehörigen Aufwandswert enthält.
Die DE 10 2018 002 675 A1 betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Abstimmen von Fahrmanövern zwischen wenigstens zwei Kraftfahrzeugen, wobei wenigstens eine Fahrtrajektorie eines ersten Kraftfahrzeugs und eine Fahrtrajektorie eines zweiten Kraftfahrzeugs fortwährend aktualisiert und mittels Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation unter den wenigstens zwei Kraftfahrzeugen im Umfeld der Kraftfahrzeuge fortwährend ausgetauscht werden, umfassend folgende Schritte: a) Aktualisieren der Fahrtrajektorie des ersten Kraftfahrzeugs mittels einer Manöverplanungseinrichtung des ersten Kraftfahrzeugs und der Fahrtrajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs mittels einer Manöverplanungseinrichtung des zweiten Kraftfahrzeugs und gegenseitiges Übermitteln der Fahrtrajekto- rien zwischen den beiden Kraftfahrzeugen, b) Vergleichen in einem ersten Vergleich beider Fahrtrajektorien in den Manöverplanungseinrichtungen beider Kraftfahrzeuge, c) Ermitteln, sofern bei dem ersten Vergleich eine Kollision zwischen der Fahrtrajektorie des ersten Kraftfahrzeugs und der Fahrtrajektorie des zweiten Kraftfahrzeugs festgestellt wurde, eines bevorrechtigten Kraftfahrzeugs, das zum Ausführen seiner Fahrtrajektorie bevorrechtigt ist, und eines entsprechend nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeug unter dem ersten und dem zweiten Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Bewertungskriterium, d) Planen einer ersten Ausweichtrajektorie, die zu einer Fahrtrajektorie des nicht bevorrechtigten Kraftfahrzeugs kollisionsfrei ist, durch die Manöverplanungseinrichtung des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs, wobei die erste Ausweichtrajektorie durch Minimierung einer Kostenfunktion des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs optimiert wird, e) Ermitteln mittels der Manöverplanungseinrichtung des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs, ob die Kostenfunktion des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs einen Kostengrenzwert unterschreitet, f) Übermitteln, sobald festgestellt wurde, dass der Kostengrenzwert des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs unterschritten wird, der geplanten ersten Ausweichtrajektorie als aktualisierte Fahrtrajektorie des bevorrechtigten Kraftfahrzeugs an das nicht bevorrechtigte Kraftfahrzeug.
Hierbei wird jedoch durch das stetige Versenden von Daten über Trajektorien eine hohe Kanallast erzeugt, die bei steigendem Verkehrsaufkommen zu einer Überlastung des Funkkanals und in der Folge zu Effizienzverlust bei der Kooperation führen kann. Das Versenden einer einzigen Trajektorie erschwert den Kooperationsprozess, da diese Trajektorie sowohl den Plan als auch den Wunsch darstellt.
Die DE 10 2016 205 972 A1 betrifft außerdem ein Verfahren zur autonomen oder teilautonomen Durchführung eines kooperativen Fahrmanövers, wobei ein Manöverfahrzeug, welches die Ausführung eines Fahrmanövers plant, die folgenden Schritte ausführt: Ermitteln eines Manöverbereichs einer Straße, in welchem das Fahrmanöver potentiell ausführbar ist, Kommunizieren mit einem oder mehreren Fahrzeugen über Fahrzeug-zu-Fahr- zeug-Kommunikation, um ein oder mehrere Kooperationsfahrzeuge zu erfassen, welche sich während der Ausführung des Fahrmanövers voraussichtlich innerhalb des Manöverbereichs befinden werden, und Anpassen des eigenen Fahrverhaltens an das voraussichtliche Fahrverhalten des einen oder der mehreren Kooperationsfahrzeuge, um das geplante Fahrmanöver auszuführen.
Hierbei wird jedoch durch das stetige Versenden von kollisionsfreien Plantrajektorien und optionalen kollisionsbehafteten Wunschtrajektorien ebenfalls eine hohe Kanallast erzeugt, die bei steigendem Verkehrsaufkommen zu einer Überlastung des Funkkanals und in der Folge zu Effizienzverlust bei der Kooperation führen kann.
Die DE 10 2019 216 913 A1 betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Bereitstellen einer Manövernachricht zum Koordinieren eines Manövers zwischen einem Verkehrsteilnehmer und mindestens einem weiteren Verkehrsteilnehmer in einem Kommunikationsnetzwerk, wobei der Verkehrsteilnehmer und der mindestens eine weitere Verkehrsteilnehmer über das Kommunikationsnetzwerk miteinander vernetzt sind, wobei der Verkehrsteilnehmer eine Auswerteeinheit zum Auswerten von über das Kommunikationsnetzwerk empfangenen Kommunikationsdaten und/oder von durch eine Sensorik zum Erfassen einer Umgebung des Verkehrsteilnehmers erzeugten Sensordaten und zum Übertragen von Manövernachrichten über das Kommunikationsnetzwerk aufweist, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen der Kommunikationsdaten und/oder der Sensordaten in der Auswerteeinheit; Bestimmen mindestens einer möglichen Trajektorie des Verkehrsteilnehmers basierend auf den Kommunikationsdaten und/oder den Sensordaten, wobei mindestens ein eine Eigenschaft der möglichen Trajektorie beschreibender Trajektorienparameter ermittelt wird; Berechnen einer Trajektorienübertragungspriorität aus dem Trajektorienparameter, wobei die Trajektorienübertragungspriorität eine Relevanz der mindestens einen möglichen Trajektorie für den Verkehrsteilnehmer und/oder den weiteren Verkehrsteilnehmer repräsentiert; Bestimmen anhand der Trajektorienübertragungspriori- tät, ob die mindestens eine mögliche Trajektorie in eine Manövernachricht aufgenommen werden soll; und wenn ja: Generieren der Manövernachricht mit der mindestens einen möglichen Trajektorie und Versenden der Manövernachricht über das Kommunikationsnetzwerk.
Die DE 10 2019 216 916 A1 betrifft außerdem ein Verfahren zum Übertragen einer Nachricht in einem Kommunikationsnetzwerk zur Kommunikation zwischen einem Verkehrsteilnehmer und mindestens einem weiteren Verkehrsteilnehmer, wobei der Verkehrsteilnehmer und der weitere Verkehrsteilnehmer je eine Auswerteeinheit zum Übertragen von Nachrichten über das Kommunikationsnetzwerk aufweisen, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen einer ersten Nachricht in der Auswerteeinheit, wobei die erste Nachricht Nachrichtensegmente mit je einem Prioritätswert umfasst; Bestimmen einer aktuellen Auslastung des Kommunikationsnetzwerkes; Ausfiltern von zu übertragenden Nachrichtensegmenten aus der ersten Nachricht basierend auf den Prioritätswerten und der aktuellen Auslastung des Kommunikationsnetzwerkes; und Erzeugen einer zweiten Nachricht mit den zu übertragenden Nachrichtensegmenten und Senden der zweiten Nachricht über das Kommunikationsnetzwerk.
Wie aus den genannten Dokumenten zum Stand der Technik zumindest teilweise hervorgeht, werden typischerweise beim kooperativen Fahren im Verkehr mit automatisierten Fahrzeugen zyklisch, das heißt in kurzen Zeitabständen wiederholt, aktuelle und zukünftige Trajektorien zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht. Dies ist notwendig, um die Manöverabstimmung zu beobachten und eventuelle von außen (beispielsweise wegen eines Fußgängers) erzwungene Abweichungen des zuvor vereinbarten Manövers zu erkennen. Wird in einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug Kommunikation von einem Fahrzeug an ein anderes Fahrzeug eine Anfrage auf kooperatives Fahren gestellt, sendet das angefragte Fahrzeug typischerweise zusätzlich eine Wunschtrajektorie, um mit dem anfragenden Fahrzeug ein kollisionsfreies kooperatives Manöver zu organisieren. Insbesondere durch den Einsatz von sogenannten V2x Technologien wird die Möglichkeit eröffnet, kooperative Fahrmanöver zwischen den einzelnen automatisierten Fahrzeugen abzustimmen. Die hierfür notwendigen Abstimmungen der kooperativen Fahrmanöver erfolgen durch den Austausch von V2x Nachrichten, in denen zukünftige Trajektorien im Sinne von Fahrwegwünschen oder -angeboten der beteiligten Fahrzeuge, zwischen den automatisierten Fahrzeugen ausgetauscht und abgestimmt werden. Hierdurch kann die Verkehrseffizienz gesteigert werden, sodass sich der Verkehrsdurchfluss erhöht. Bei steigendem Verkehrsaufkommen würden entsprechend mehr Nachrichten zur kooperativen Manöverabstimmung (und anderen V2X Diensten wie z.B. Sensordaten Teilen, wie Collective Perception Message - CPM oder Decentralized Environmental Notification Message - DENM.) versandt. Ein sich erhöhendes Nachrichtenaufkommen führt zu einer steigenden Belastung des Kommunikationskanals. Bei hohen Verkehrsaufkommen kann das sogar dazu führen, dass der Kommunikationskanal durch Versand von V2x Nachrichten überlastet wird, sodass notwendige Nachrichten zur kooperativen Fahrmanöverabstimmung die beteiligten Fahrzeuge nicht mehr oder nicht rechtzeitig erreichen und sich der positive Effekt abgestimmter, kooperativer Fahrmanöver auf die Verkehrseffizienz verringert oder gar ausbleibt. Wird nämlich ein jeweiliger Kommunikationskanal mit dem Versand von Daten über Trajektorien überlastet, besteht die Gefahr, dass Daten über kollisionsbehaftete Trajektori- enabschnitte wegen Nachrichtenverzögerung oder Nachrichtenkollision nicht zeitnah empfangen werden können. Ein potenzieller Konflikt wird dann später als gewünscht - unter Umständen sogar zu spät - erkannt, sodass der andauernde Konflikt durch eine weitere Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgeschoben und entschärft werden muss.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Verstopfung eines Nachrichtenkanals zwischen Fahrzeugen, insbesondere automatisiert betriebenen Fahrzeugen zu verhindern und somit kooperative Fahrmanöver solcher Fahrzeuge zuverlässiger ausführen zu können.
Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein System für ein insbesondere automatisiertes Fahrzeug, welches insbesondere dazu geeignet ist, fahrerlos eine Strecke von einem vorgegebenen Ausgangspunkt zu einem vorgegebenen Ziel zu befahren, wobei das System eine Recheneinheit und eine Kommunikationseinheit aufweist, wobei die Recheneinheit dazu ausgeführt ist, eine zukünftige Trajektorie des Fahrzeugs in einem unmittelbar vor dem Fahrzeug liegenden Straßenbereich zu ermitteln, und die zukünftige Trajektorie auf eine potentielle Kollision mit dem anderen Fahrzeug hin zu überprüfen, sowie die zukünftige Trajektorie gedacht in kollisionsfreie Abschnitte und kollisionsbehaftete Abschnitte zu unterteilen, wobei die kollisionsbehafteten Abschnitte zu einer potentiellen Kollision beim Befahren der Abschnitte mit dem anderen Fahrzeug führen, und wobei die Recheneinheit dazu ausgeführt ist, über die Kommunikationseinheit einem anderen Fahrzeug lediglich die kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie zum gemeinsamen Organisieren eines kooperativen Fahrmanövers zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug zu übermitteln.
Das Fahrzeug ist ein kooperatives Fahrzeug, bevorzugt ein automatisiertes Fahrzeug.
Das andere Fahrzeug steht auch stellvertretend für eine Vielzahl anderer Fahrzeuge, denn in der Regel steht das eigene Fahrzeug in einem kooperativen Modus nicht lediglich mit einem anderen Fahrzeug in Kommunikation, sondern mit mehreren anderen Fahrzeugen. Dies ändert jedoch nichts an dem erfindungsgemäßen Vorgehen.
Es ist eine vorteilhafte Wirkung der Erfindung, dass durch das Beschränken auf das Versenden lediglich von Daten über die potentiell kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie ein Kommunikationskanal zwischen dem eigenen und dem anderen Fahrzeug entlastet wird. Dadurch, dass nur noch Daten über kollisionsbehaftete Trajekto- rienabschnitte gesendet werden, lässt sich die Kanallast reduzieren. Die Daten über die zukünftige Trajektorie werden daher auf die wesentlichen Inhalte reduziert, sodass das insgesamte Datenvolumen in der Kommunikation zwischen den Fahrzeugen gesenkt werden kann. So können die Nachrichten mit diesen Daten schneller ankommen, ohne einen Datenstau hervorzurufen. Dies hilft dem Verkehrsfluss, da die Übermittlung der Daten nicht unnötig verzögert wird und somit eine schnelle Organisation der kooperativen Fahrmanöver zwischen den Fahrzeugen erfolgen kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind die übermittelten kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie lediglich Abschnitte von Wunschtrajektorien und/oder Angebotstrajektorien, die bei der Planung eines kooperativen Manövers zusammen mit dem anderen Fahrzeug verwendet werden, um ein kollisionsfreies kooperatives Manöver zu organisieren. Die Wunschtrajektorien werden nur dann übermittelt, wenn eine Anfrage eines Fahrzeugs zur Ausführung eines kooperativen Verhaltens an ein anderes Fahrzeug erfolgt. Typischerweise werden nämlich für kooperatives Fahren unter Beteiligung mehrerer Fahrzeuge zyklisch zukünftige Trajektorien zwischen den Fahrzeugen ausgetauscht. Bei Anfragen für kooperatives Fahren werden typischerweise zusätzlich Daten über solche Wunschtrajektorien versendet, die ohne die kooperative Organisation zu einer Kollision führen könnten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, über die Kommunikationseinheit die jeweils aktuellen kollisionsbehafteten Abschnitte zyklisch, das heißt in vorgegebenen Zeitabschnitten wiederholt, zu übermitteln. Dies erfolgt beispielsweise im Sekundentakt, besonders bevorzugt in vorgegebenen Bruchteilen einer Sekunde, beispielsweise mit 10 Hz, besonders bevorzugt mit 100 Hz.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, über die Kommunikationseinheit die kollisionsfreien Abschnitte der zukünftigen Trajektorie zusätzlich zu den kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie an das andere Fahrzeug zu übermitteln, wobei jedoch die kollisionsfreien Abschnitte der zukünftigen Trajektorie in niedrigeren Frequenzen an das andere Fahrzeug zyklisch übermittelt werden als die kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Recheneinheit dazu ausgeführt, die zukünftige Trajektorie des eigenen Fahrzeugs nur innerhalb eines vorgegebenen Radius um das eigene Fahrzeug zu ermitteln, wobei der Radius insbesondere von der Recheneinheit geschwindigkeitsabhängig bestimmt wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Radius derart geschwindigkeitsabhängig, dass die aktuelle Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs über eine konstante vorgegebene Zeitdauer zu dem Radius führt. Beispielsweise wird eine Zeitdauer von 5 Sekunden vorgegeben und über die bekannte Gleichung Geschwindigkeit = Stre- cke/Zeitdauer mithilfe der gemessenen Geschwindigkeit die Strecke berechnet, welche als Radius verwendet wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kommunikationseinheit dazu ausgeführt, die Daten über die kollisionsbehafteten Abschnitte über ein UDP-Protokoll zu übermitteln. Alternativ dazu wird bevorzugt ein BTP (Basic Transport Protocol) verwendet.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem System wie oben und im Folgenden beschrieben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren für ein insbesondere automatisiertes Fahrzeug, welches insbesondere dazu geeignet ist, fahrerlos eine Strecke von einem vorgegebenen Ausgangspunkt zu einem vorgegebenen Ziel zu befahren, wobei von einer Recheneinheit eine zukünftige Trajektorie in einem unmittelbar vor dem Fahrzeug liegenden Straßenbereich ermittelt wird, und die zukünftige Trajektorie auf eine Kollision mit dem anderen Fahrzeug hin überprüft wird, sowie die zukünftige Trajektorie gedacht in kollisionsfreie Abschnitte und kollisionsbehaftete Abschnitte unterteilt wird, wobei die kollisionsbehafteten Abschnitte zu einer potentiellen Kollision beim Befahren der Abschnitte mit dem anderen Fahrzeug führen, und wobei durch die Recheneinheit über die Kommunikationseinheit einem anderen Fahrzeug lediglich die kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie zum gemeinsamen Organisieren eines kooperativen Fahrmanövers zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem anderen Fahrzeug übermittelt werden.
Vorteile und bevorzugte Weiterbildungen des vorgeschlagenen Fahrzeugs ergeben sich durch eine analoge und sinngemäße Übertragung der im Zusammenhang mit dem vorgeschlagenen System vorstehend gemachten Ausführungen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen:
Fig. 1 : Ein automatisiertes Fahrzeug mit einem System zur Organisation kooperativer Fahrmanöver mit anderen Fahrzeugen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 2: Eine Situation für ein eigenes und ein anderes Fahrzeug nach dem Stand der Technik
Fig. 3: Eine Situation für ein eigenes und ein anderes Fahrzeug, mit dem erfindungsgemäßen System gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Fig. 1 zeigt ein automatisiertes Fahrzeug 3 mit einem System 1. Das Fahrzeug 3 ist dazu geeignet, fahrerlos eine Strecke von einem vorgegebenen Ausgangspunkt zu einem vorgegebenen Ziel zu befahren und weist dafür entsprechende Kontrollsysteme auf. Eine Recheneinheit 5 ermittelt laufend, das heißt in diskreter Weise und wiederholt in zeitlichen Abständen von 10 Hz, eine zukünftige Trajektorie des Fahrzeugs 3 in einem unmittelbar vor dem Fahrzeug 3 liegenden Straßenbereich. Die jeweils aktuell ermittelte zukünftige Trajektorie wird daraufhin auf eine potentielle Kollision mit dem anderen Fahrzeug hin überprüft, sowie in kollisionsfreie Abschnitte und kollisionsbehaftete Abschnitte unterteilt. Die Recheneinheit 5 übermittelt dann über die Kommunikationseinheit 7 einem anderen Fahrzeug lediglich die kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie zum gemeinsamen Organisieren eines kooperativen Fahrmanövers zwischen dem eigenen Fahrzeug 3 und dem anderen Fahrzeug. Dies bedeutet, dass die kollisionsfreien Abschnitte der zukünftigen Trajektorie nicht dem anderen Fahrzeug übermittelt werden.
Fig. 2 zeigt eine Situation an einer Kreuzung, in der ein automatisiertes Fahrzeug 3, jedoch ohne das System 1 aufzuweisen, eine kooperative Koordination der Fahrmanöver mit einem weiteren Fahrzeug organisiert. Die jeweiligen Pfeile geben eine zukünftige Trajektorie des jeweiligen Fahrzeugs an, wobei der linke der beiden gekrümmten Pfeile vom Fahrzeug 3 ausgehend die gewünschte zukünftige Trajektorie angibt und der rechte, kürzere Pfeil die geplante Trajektorie angibt. Die gewünschte zukünftige Trajektorie ergibt sich dabei aus der Anfrage einer der beiden Fahrzeuge zum kooperativen Verhalten, und wird in ihrer vollständigen Länge zwischen den Fahrzeugen kommuniziert.
Fig. 3 zeigt die Situation der Fig. 2, jedoch weist hierbei das Fahrzeug 3 das oben beschriebene System 1 auf. Gestrichelt gezeichnet sind die kollisionsfreien Abschnitte der jeweiligen zukünftigen Trajektorie, durchgezogen gezeichnet sind die potenziell kollisionsbehafteten Abschnitte der jeweiligen zukünftigen Trajektorie wie unter Fig. 2 beschrieben.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen, beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente, vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehende Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird. Bezugszeichenliste
1 System
3 Fahrzeug
5 Recheneinheit
7 Kommunikationseinheit

Claims

Patentansprüche
1. System (1) für ein Fahrzeug (3), wobei das System (1) eine Recheneinheit (5) und eine Kommunikationseinheit (7) aufweist, wobei die Recheneinheit (5) dazu ausgeführt ist, eine zukünftige Trajektorie des Fahrzeugs (3) in einem unmittelbar vor dem Fahrzeug (3) liegenden Straßenbereich zu ermitteln, und die zukünftige Trajektorie auf eine potentielle Kollision mit dem anderen Fahrzeug hin zu überprüfen, sowie die zukünftige Trajektorie gedacht in kollisionsfreie Abschnitte und kollisionsbehaftete Abschnitte zu unterteilen, wobei die kollisionsbehafteten Abschnitte zu einer potentiellen Kollision beim Befahren der Abschnitte mit dem anderen Fahrzeug führen, und wobei die Recheneinheit (5) dazu ausgeführt ist, über die Kommunikationseinheit (7) einem anderen Fahrzeug lediglich die kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie zum gemeinsamen Organisieren eines kooperativen Fahrmanövers zwischen dem eigenen Fahrzeug (3) und dem anderen Fahrzeug zu übermitteln.
2. System (1) nach Anspruch 1 , wobei die übermittelten kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie lediglich Abschnitte von Wunschtrajektorien sind, die bei der Planung eines kooperativen Manövers zusammen mit dem anderen Fahrzeug verwendet werden, um ein kollisionsfreies kooperatives Manöver zu organisieren.
3. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (5) dazu ausgeführt ist, über die Kommunikationseinheit (7) die jeweils aktuellen kollisionsbehafteten Abschnitte zyklisch, das heißt in vorgegebenen Zeitabschnitten wiederholt, zu übermitteln.
4. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (5) dazu ausgeführt ist, über die Kommunikationseinheit (7) die kollisionsfreien Abschnitte der zukünftigen Trajektorie zusätzlich zu den kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie an das andere Fahrzeug zu übermitteln, wobei jedoch die kollisionsfreien Abschnitte der zukünftigen Trajektorie in niedrigeren Frequenzen an das andere Fahrzeug zyklisch übermittelt werden als die kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Recheneinheit (5) dazu ausgeführt ist, die zukünftige Trajektorie des eigenen Fahrzeugs (3) nur innerhalb eines vorgegebenen Radius um das eigene Fahrzeug (3) zu ermitteln, wobei der Radius insbesondere von der Recheneinheit (5) geschwindigkeitsabhängig bestimmt wird. System (1) nach Anspruch 5, wobei der Radius derart geschwindigkeitsabhängig ist, dass die aktuelle Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs (3) über eine konstante vorgegebene Zeitdauer zu dem Radius führt. System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationseinheit (7) dazu ausgeführt ist, die Daten über die kollisionsbehafteten Abschnitte über ein UDP-Protokoll zu übermitteln. Fahrzeug (3) mit einem System (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Verfahren für ein Fahrzeug (3), wobei von einer Recheneinheit (5) eine zukünftige Trajektorie in einem unmittelbar vor dem Fahrzeug (3) liegenden Straßenbereich ermittelt wird, und die zukünftige Trajektorie auf eine Kollision mit dem anderen Fahrzeug hin überprüft wird, sowie die zukünftige Trajektorie gedacht in kollisionsfreie Abschnitte und kollisionsbehaftete Abschnitte unterteilt wird, wobei die kollisionsbehafteten Abschnitte zu einer potentiellen Kollision beim Befahren der Abschnitte mit dem anderen Fahrzeug führen, und wobei durch die Recheneinheit (5) über die Kommunikationseinheit (7) einem anderen Fahrzeug lediglich die kollisionsbehafteten Abschnitte der zukünftigen Trajektorie zum gemeinsamen Organisieren eines kooperativen Fahrmanövers zwischen dem eigenen Fahrzeug (3) und dem anderen Fahrzeug übermittelt werden.
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