WO2023083722A1 - Verfahren zum zumindest teilautomatisierten führen eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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WO2023083722A1
WO2023083722A1 PCT/EP2022/080896 EP2022080896W WO2023083722A1 WO 2023083722 A1 WO2023083722 A1 WO 2023083722A1 EP 2022080896 W EP2022080896 W EP 2022080896W WO 2023083722 A1 WO2023083722 A1 WO 2023083722A1
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Folko Flehmig
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for at least partially automated driving of a motor vehicle, a device, a system for at least partially automated driving of a motor vehicle, a computer program and a machine-readable storage medium.
  • the published application DE 10 2012 222 562 A1 discloses a system for managed parking areas for transferring a vehicle from a starting position to a target position.
  • Highly automated or fully automated driving places particularly high demands on the safety of the at least partially automated motor vehicle.
  • high demands are placed on functional performance, such as user experience, especially when people are to be transported.
  • the object on which the invention is based is to be seen as providing a concept for efficiently at least partially automated driving of a motor vehicle.
  • a method for at least partially automated driving of a motor vehicle comprising the following steps: receiving control request signals, which represent a control request to an actuator system of the motor vehicle for controlling a lateral and/or longitudinal guidance of the motor vehicle,
  • control signals for at least partially automated control of a lateral and/or longitudinal guidance of the motor vehicle based on the control request signals, the environment signals and a predefined limitation of the control request,
  • a device which is set up to carry out all the steps of the method according to the first aspect.
  • a system for at least partially automated driving of a motor vehicle comprising: the device according to the second aspect and an actuator control device, in particular several actuator control devices, for an actuator system of the motor vehicle, wherein the actuator control device is set up to limit the desired control and based on to control one or more actuators of the actuator system based on the limited control request, wherein the actuator control unit is set up, upon receipt of control signals output by the device, to control the one or more actuators of the actuator system based on the control signals and no longer based on the limited control request.
  • a computer program which comprises instructions which, when the computer program is executed by a computer, for example by the device according to the second aspect and/or by the system according to the third aspect, cause this to carry out a method according to the first aspect to execute.
  • a machine-readable storage medium on which the computer program according to the fourth aspect is stored.
  • the invention is based on and includes the knowledge that a control request for an actuator system can be safeguarded by using control signals for at least partially automated control of a Lateral and / or longitudinal guidance of the motor vehicle are generated and output, which override the control request.
  • control request signals based on the control request signals, the environment signals and the specified limitation of the control request, it is determined whether the control request needs to be safeguarded. If the determination has shown that the control request must be secured, the control signals for at least partially automated control of a lateral and/or longitudinal guidance of the motor vehicle are generated and output, so that the control request is overridden.
  • control request does not have to be secured, no control signals for at least partially automated control of a lateral and/or longitudinal guidance of the motor vehicle are generated, so that the control request is not overridden but is carried out.
  • a control request is limited, in particular by an actuator control unit, in order to ensure safe ferry operation in an advantageous manner. That means, for example, that only small Longitudinal deceleration and small steering angle changes are allowed.
  • a primary movement plan is provided, which generates and outputs the control request.
  • This primary movement planning is backed up, for example, by a secondary movement planning, in that this checks, with the knowledge that the control request from the primary movement planning is limited before it is carried out by an actuator system of the motor vehicle, whether the limited control request results in an unsafe and/or or dangerous situation. If this is the case, then the limited control request is overridden by generating and outputting corresponding control signals.
  • the secondary movement planning which has knowledge of this limitation. Without this knowledge, the secondary movement planning would possibly come to the conclusion that the control request would not lead to a collision. However, since the secondary movement planning knows that the desired control is limited by the actuators before it is executed, it can take this into account when checking the desired control.
  • a motor vehicle can be driven comfortably for one person, at least in a partially automated manner, due to the limitation.
  • the technical advantage is achieved that a control request for controlling a lateral and/or longitudinal guidance of a motor vehicle can be efficiently safeguarded, which in turn brings about the technical advantage that the motor vehicle can be guided efficiently, at least partially automatically.
  • multiple actuator control units are provided for one or more actuators. Statements made in connection with an actuator control unit apply analogously to several actuator control units and vice versa.
  • At least partially automated driving includes one or more of the following cases: assisted driving, partially automated driving, highly automated driving, fully automated driving.
  • the wording “at least partially automated” therefore includes one or more of the following wordings: assisted, partially automated, highly automated, fully automated.
  • Assisted driving means that a driver of the motor vehicle continuously carries out either the lateral or the longitudinal guidance of the motor vehicle.
  • the respective other driving task (that is, controlling the longitudinal or lateral guidance of the motor vehicle) is carried out automatically. This means that when driving the motor vehicle with assistance, either the lateral or the longitudinal guidance is controlled automatically.
  • Partially automated driving means that in a specific situation (for example: driving on a motorway, driving within a parking lot, overtaking an object, driving within a lane defined by lane markings) and/or for a certain period of time, a longitudinal and a Lateral guidance of the motor vehicle are controlled automatically.
  • a driver of the motor vehicle does not have to manually control the longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle.
  • the driver must constantly monitor the automatic control of the longitudinal and lateral guidance in order to be able to intervene manually if necessary. The driver must be ready to take full control of the vehicle at any time.
  • Highly automated driving means that for a certain period of time in a specific situation (for example: driving on a freeway, driving in a parking lot, overtaking an object, driving in a lane defined by lane markings), longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle be controlled automatically.
  • a driver of the motor vehicle does not have to manually control the longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle.
  • the driver does not have to constantly monitor the automatic control of the longitudinal and lateral guidance in order to be able to intervene manually if necessary.
  • a takeover request is automatically issued to the driver to take over control of the longitudinal and lateral guidance, in particular with a sufficient time reserve.
  • the driver must therefore potentially be able to take over control of the longitudinal and lateral guidance.
  • Limits of the automatic control of the lateral and longitudinal guidance are recognized automatically. With highly automated guidance, it is not possible to automatically bring about a risk-minimum state in every initial situation.
  • Fully automated driving means that in a specific situation (for example: driving on a freeway, driving within a parking lot, overtaking an object, driving within a lane that is defined by lane markings), longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle are controlled automatically.
  • a driver of the motor vehicle does not have to manually control the longitudinal and lateral guidance of the motor vehicle.
  • the driver does not have to monitor the automatic control of the longitudinal and lateral guidance in order to be able to intervene manually if necessary.
  • the driver is automatically prompted to take over the driving task (controlling the lateral and longitudinal guidance of the motor vehicle), in particular with a sufficient time reserve. If the driver does not take over the task of driving, the system automatically returns to a risk-minimum state.
  • One embodiment provides that a state of the motor vehicle is predicted based on the control request signals and the limitation of the control request, with the control signals being generated based on the predicted state.
  • the surroundings of the motor vehicle are predicted, with the control signals being generated on the basis of the predicted surroundings.
  • the predicted state of the motor vehicle is evaluated in the context of the predicted environment, with the control signals being generated based on the evaluated, predicted state.
  • control signals are generated only in the case of a predicted state that is evaluated as unsafe.
  • the control request includes a setpoint manipulated variable vector for one or more actuators of the actuator system, wherein the limitation comprises a limitation of the setpoint manipulated variable vector and/or a limitation of a time derivative, in particular the first and/or the second time derivative, of the setpoint manipulated variable vector.
  • the desired control can be represented by particularly suitable desired control parameters, the setpoint manipulated variable vector.
  • the desired control brings about the technical advantage that particularly suitable limitations are selected with regard to comfort for an occupant of the motor vehicle.
  • control request includes one or more elements selected from the following group of control requests: control request from a driver of the motor vehicle, control request from an algorithm for at least partially automated driving of the motor vehicle and control request from teleoperation software for implementing control commands from a teleoperator of the motor vehicle.
  • a state of the motor vehicle generally includes the following, for example: position and/or speed and/or deceleration and/or acceleration.
  • the method according to the first aspect is a computer-implemented method.
  • Embodiments of the invention are shown in the drawings and explained in more detail in the following description. Show it:
  • FIG. 1 shows a flow chart of a method for at least partially automated driving of a motor vehicle
  • FIG. 3 shows a system for at least partially automated driving of a motor vehicle
  • FIG. 1 shows a sequence of a method for at least partially automated driving of a motor vehicle, comprising the following steps:
  • Control request signals which represent a control request to an actuator system of the motor vehicle for controlling a lateral and/or longitudinal guidance of the motor vehicle
  • Receiving 103 of environment signals which represent an environment of the motor vehicle
  • the method according to the first aspect includes a step of at least partially automated control of a lateral and/or longitudinal guidance of the motor vehicle based on the generated control signals or based on the limited control request. Included in one embodiment the method according to the first aspect includes a step of overriding the desired control by the output control signals.
  • FIG. 2 shows a device 201 which is set up to carry out all the steps of the method according to the first aspect.
  • Fig. 3 shows a system 301 for at least partially automated driving of a motor vehicle, comprising: the device 201 according to FIG To limit the control request and to control one or more actuators of the actuator system based on the limited control request, wherein the actuator control unit 303 is set up to control the one or more actuators of the actuator system based on the control signals when receiving control signals output by the device and not more based on the limited control desire.
  • the computer program 403 comprises instructions which, when the computer program 403 is executed by a computer, cause it to carry out a method according to the first aspect.
  • FIG. 5 shows a first block diagram 501 which is intended to explain the concept described here by way of example.
  • a primary movement plan 503 is provided, a secondary movement plan 505 and an actuator system 507 of a motor vehicle.
  • the secondary movement plan 505 is set up to secure the primary movement plan 503 .
  • the secondary movement plan 505 can also be referred to as a safety level or a safety movement plan.
  • An algorithm 509 is provided on the primary movement planning side 503, this being an algorithm for at least partially automated driving of a motor vehicle.
  • This algorithm receives or receives environmental signals as input data, for example, which represent an environment of the motor vehicle.
  • Exemplary surroundings signals include, for example, surroundings sensor signals 511 of a first surroundings sensor of the motor vehicle and second surroundings sensor signals 513 of a second surroundings sensor of the motor vehicle. These environment sensor signals are based on a respective detection of an environment of the motor vehicle by means of the environment sensors.
  • Surroundings signals include, for example, digital map signals 515, which represent a digital map of the surroundings of the motor vehicle.
  • the two surroundings signals 511, 513 and the digital map signals 515 are therefore examples of surroundings signals which represent surroundings of the motor vehicle.
  • algorithm 509 which, based thereon, generates and outputs a control request 517 to an actuator system of the motor vehicle for controlling a lateral and/or longitudinal guidance of the motor vehicle.
  • the secondary movement planner 505 also receives or receives environment signals, wherein these environment signals can be the same environment signals that the primary movement planner 503 also receives. This is shown by way of example in the block diagram 501 according to FIG. 5 . In specific embodiments that are not shown, it can be provided that the secondary movement planning 505 receives more or fewer signals from the surroundings and/or other signals from the surroundings in comparison to the primary movement planning 503 . Based on the environment signals, provision is made in secondary movement planning 505 for an environment model to be created, which represents the environment around the motor vehicle.
  • control request which is output by the algorithm 509, is also transmitted to the secondary movement planer 505.
  • a state of the motor vehicle is predicted according to a function block 521 based on the control request 517 .
  • a state of the motor vehicle generally includes the following, for example: position and/or speed and/or deceleration and/or acceleration.
  • control request 517 Provision is also made for a predefined limitation of control request 517 to be additionally used for this prediction according to function block 521 .
  • the environment model created according to function block 519 is used in order, according to a function block 523, to predict a prediction of the environment of the motor vehicle. It is therefore predicted what the environment will look like in a predetermined future. A result of this prediction is transmitted to a function block 525 on the one hand and to a function block 527 on the other.
  • control request 517 needs to be validated.
  • a safe trajectory is planned for the motor vehicle.
  • the following are used for this planning: created environment model, predicted environment.
  • control request 517 is output by the primary movement planner 503 to the actuator system 507, with the control request 517 being limited before it is implemented, for example for reasons of comfort.
  • This limited control request is then arbitrated according to a function block 531 with the control signals of the secondary motion planning 505 .
  • a result of function block 525 is also made available to function block 531 .
  • control request 517 should be overridden by control signals from secondary movement planning 505 . If the result according to the function block 525 indicates that the control request 517 needs to be secured, this is not carried out, rather the control signals of the secondary movement planning 505 are carried out.
  • Fig. 6 shows a second block diagram 601.
  • the second block diagram 601 is essentially based on the first block diagram 501 according to FIG. Rather, according to this block diagram 601, it is provided that a teleoperator 605 sends control commands to teleoperation software 603 based on surrounding signals 607, for example camera images, which generates the control request 517 based on this and outputs it to the actuator system 507.
  • a teleoperator 605 sends control commands to teleoperation software 603 based on surrounding signals 607, for example camera images, which generates the control request 517 based on this and outputs it to the actuator system 507.
  • the exemplary environment signals 511 , 513 , 515 are also made available to the teleoperator 605 so that the teleoperator can send one or more control commands to the teleoperation software 603 based thereon.
  • FIG. 7 shows a third block diagram 701 which is essentially based on the first block diagram 501 .
  • a difference is that no algorithm 509 is used to generate the control request 517 . Rather, a driver 703 of the motor vehicle corresponds to the primary movement plan. The driver 703 thus manually generates a control request 517 for controlling a lateral and/or longitudinal guidance of the motor vehicle.
  • This control request 517 is, for example, a steering angle or an actuation of an accelerator pedal or an actuation of a brake pedal.
  • the concept described here advantageously enables in particular a maximum separation of the domain of performance as primary movement planning and safety in secondary movement planning.
  • the primary movement planning can, for example, be taken over by an algorithm for automated driving, but also, for example, by a human driver or, for example, a teleoperator.
  • the protection is provided by the secondary movement planning.
  • FIGS. 5 to 6 show an example of an architecture for decoupling the security and performance domains to explain the concept described here.
  • Algorithms for at least partially automated driving run on the primary/performance level, which use the measurement data from environment sensors, map data and other inputs such as vehicle sensors to determine a manipulated variable vector U (control request), which controls the vehicle in at least partially automated operation.
  • U control request
  • U can also include comparable target values.
  • the desired values u of the manipulated variable vector II that is to say the desired motor vehicle, are transmitted to the actuator system.
  • the setpoints and/or their changes ie their first and further, for example second, derivatives are limited, ie only small longitudinal decelerations and small steering angle changes are permitted, for example.
  • the limited setpoints are sent to the actuators, they are arbitrated with the result (Does the motor vehicle request have to be overridden, yes or no?) from the secondary movement planning (safety), with the setpoint (control signals) from the secondary movement planning always winning if this
  • the secondary motion planning thus only takes control of the motor vehicle when it is required to do so.
  • the secondary movement planning determines, for example, an environment model from the measurement data of the environment sensors, the map and/or other sensors, for example.
  • the environment sensor signals of the same environment sensors as for the primary movement planning can be used, but for example fewer and/or also sensor signals from additional sensors.
  • the environment model is determined, for example, on the basis of algorithms that have been safely developed in accordance with the requirements, for example according to the ASIL-D requirements (ASIL stands for “automotive safety integrity level” in German: automotive safety integrity level).
  • the environment model is predicted in the near future, for which, for example, algorithms that have also been developed safely are used.
  • the safety level receives the desired values u of the manipulated variable vector U (required vehicle) determined by the primary movement planning.
  • the desired values u of the manipulated variable vector U (required vehicle) determined by the primary movement planning.
  • the prediction horizon comprises a maximum of a few seconds, for example 10 s, for example 5 s, for example 3 s).
  • a robust control approach is used, which takes into account a state estimation under uncertainties of the future manipulated variables and the models of the controlled system limitation - arbitration - actuator control and motor vehicle control.
  • the robustly predicted motor vehicle states are now evaluated, for example, in the context of the reliably predicted environment model. If the current manipulated variables u are estimated to be sufficiently safe, the secondary movement planning does not intervene. Otherwise, e.g. B. if there is a risk of collision with a pedestrian, or if there is a risk of leaving the lane, the setpoint values (control signals) for a safe trajectory are transmitted to the actuators. The arbitration then ensures that the hazardous situation is avoided by implementing the secondary motion control setpoints.
  • the safe trajectory is determined, for example, in the secondary motion control in a planning step based on the safe environment model and the safe prediction.
  • the target values for the actuator system are then determined, for example, by a motor vehicle motion controller.
  • secondary movement planning is used to secure teleoperation.
  • the teleoperator receives sensor information from the motor vehicle, for example camera images. Additional sensor information can be made available to the teleoperator from the motor vehicle and/or from sensors installed in the vicinity of the motor vehicle.
  • the teleoperator sends his control commands to the motor vehicle, for example via mobile radio.
  • teleoperation software creates the control interventions u of the control variable vector U for controlling the motor vehicle.
  • the secondary motion planning is used to safeguard human driver interventions.
  • the driver creates the adjustment interventions u of the manipulated variable vector U, for example by means of the accelerator pedal, brake pedal and/or a steering torque.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte: Empfangen von Steuerungswunschsignalen, welche einen Steuerungswunsch an eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs repräsentieren, Empfangen von Umfeldsignalen, welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren, Erzeugen von Steuersignalen zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf den Steuerungswunschsignalen, den Umfeldsignalen und einer vorgegebenen Limitierung des Steuerungswunsches, Ausgeben der erzeugten Steuersignale. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, eine Vorrichtung, ein System zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
Stand der Technik
Die Offenlegungsschrift DE 10 2012 222 562 A1 offenbart ein System für bewirtschaftete Parkflächen zur Überführung eines Fahrzeugs von einer Startposition in eine Zielposition.
Hochautomatisiertes oder vollautomatisiertes Fahren stellt besonders hohe Anforderungen an die Sicherheit des zumindest teilautomatisierten Kraftfahrzeugs. Gleichzeitig werden ebenso hohe Anforderungen an eine funktionale Performance gestellt, wie zum Beispiel ein Nutzererlebnis, insbesondere wenn Personen befördert werden sollen.
Für eine Entwicklung eines zumindest teilautomatisierten Kraftfahrzeugs kann es vorteilhaft sein, die Domänen Performance, also Leistung, und Sicherheit zu trennen, damit die für sie jeweils optimalen Entwicklungsmethoden und Algorithmen eingesetzt werden können. Hohe funktionale Performance wird zum Beispiel durch den Einsatz von Deep Neural-Netzwerken schnell erreicht, was oftmals für das Thema Sicherheit einen höheren Aufwand bedeutet.
Offenbarung der Erfindung Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, ein Konzept zum effizienten zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte: Empfangen von Steuerungswunschsignalen, welche einen Steuerungswunsch an eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs zum Steuern einer Quer- und/oder Längs- führung des Kraftfahrzeugs repräsentieren,
Empfangen von Umfeldsignalen, welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren,
Erzeugen von Steuersignalen zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf den Steuerungswunschsignalen, den Umfeldsignalen und einer vorgegebenen Limitierung des Steuerungswunsches,
Ausgeben der erzeugten Steuersignale.
Nach einem zweiten Aspekt wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach dem ersten Aspekt auszuführen.
Nach einem dritten Aspekt wird ein System zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, umfassend: die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt und ein Aktuatoriksteuergerät, insbesondere mehrere Aktuatoriksteuergeräte, für eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs, wobei das Aktuatoriksteuergerät eingerichtet ist, den Steuerungswunsch zu limitieren und basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch einen oder mehrere Aktoren der Aktuatorik zu steuern, wobei das Aktuatoriksteuergerät eingerichtet ist, bei einem Empfang von durch die Vorrichtung ausgegebenen Steuersignalen den einen oder die mehreren Aktoren der Aktuatorik basierend auf den Steuersignalen zu steuern und nicht mehr basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch. Nach einem vierten Aspekt wird ein Computerprogramm bereitgestellt, welches Befehle umfasst, die bei Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer, beispielsweise durch die Vorrichtung nach dem zweiten Aspekt und/oder durch das System nach dem dritten Aspekt, diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
Nach einem fünften Aspekt wird ein maschinenlesbares Speichermedium bereitgestellt, auf dem das Computerprogramm nach dem vierten Aspekt gespeichert ist.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis und schließt diese mit ein, dass ein Steuerungswunsch an eine Aktuatorik abgesichert werden kann, indem abhängig von dem konkret vorliegenden Steuerungswunsch, dem Umfeld des Kraftfahrzeugs und einer vorgegebenen durch ein Aktuatoriksteuergerät durchgeführte Limitierung des Steuerungswunsches Steuersignale zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt und ausgegeben werden, welche den Steuerungswunsch übersteuern.
Das heißt also, dass basierend auf den Steuerungswunschsignalen, den Umfeldsignalen und der vorgegebenen Limitierung des Steuerungswunsches ermittelt wird, ob der Steuerungswunsch abgesichert werden muss. Wenn das Ermitteln ergeben hat, dass der Steuerungswunsch abgesichert werden muss, werden die Steuersignale zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt und ausgegeben, sodass der Steuerungswunsch übersteuert wird.
Wenn das Ermitteln ergeben hat, dass der Steuerungswunsch nicht abgesichert werden muss, werden keine Steuersignale zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt, sodass der Steuerungswunsch nicht übersteuert wird, sondern ausgeführt wird.
Es ist also zum einen vorgesehen, dass ein Steuerungswunsch limitiert wird, insbesondere durch ein Aktuatoriksteuergerät, um in vorteilhafter Weise einen sicheren Fährbetrieb zu gewährleisten. Das heißt zum Beispiel, dass nur geringe Längsverzögerungen und geringe Lenkwinkeländerungen zugelassen werden. Bevor nun der limitierte Steuerungswunsch ausgeführt wird, wird dieser mit einem Ergebnis des vorstehend bezeichneten Ermittelns arbitriert, wobei der Steuerungswunsch immer dann durch die Steuersignale übersteuert wird, wenn das Ermitteln ergeben hat, dass der Steuerungswunsch abgesichert werden muss.
Das heißt also, dass zum Beispiel eine primäre Bewegungsplanung vorgesehen ist, welche den Steuerungswunsch erzeugt und ausgibt. Diese primäre Bewegungsplanung wird zum Beispiel durch eine sekundäre Bewegungsplanung abgesichert, indem diese mit dem Wissen, dass der Steuerungswunsch der primären Bewegungsplanung limitiert wird, bevor er durch eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs ausgeführt wird, prüft, ob der limitierte Steuerungswunsch bei Ausführung zu einer unsicheren und/oder gefährlichen Situation führt. Wenn dies der Fall ist, so wird der limitierte Steuerungswunsch übersteuert durch Erzeugen und Ausgeben von entsprechenden Steuersignalen.
Sofern also zum Beispiel der Steuerungswunsch aus Komfortgründen limitiert wird, was aber wiederum zu einer Kollision mit einem Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs führen würde, so wird dies durch die sekundäre Bewegungsplanung erkannt, die das Wissen über diese Limitierung hat. Ohne dieses Wissen würde die sekundäre Bewegungsplanung gegebenenfalls zum Ergebnis gelangen, dass der Steuerungswunsch nicht zu einer Kollision führt. Da die sekundäre Bewegungsplanung aber weiß, dass der Steuerungswunsch vor Ausführung durch die Aktuatorik limitiert wird, kann sie dies beim Prüfen des Steuerungswunsches berücksichtigen.
Das bedeutet, dass zum einen ein Kraftfahrzeug aufgrund der Limitierung komfortabel für eine Person zumindest teilautomatisiert geführt werden kann. Auf der anderen Seite wird aber in vorteilhafter Weise sichergestellt, dass dieser Gewinn an Komfort nicht zu einer gefährlichen Situation führt, insofern der limitierte Steuerungswunsch dahingehend geprüft wird, ob eine Ausführung des limitierten Steuerungswunsches durch die Aktuatorik zum Beispiel zu einer Kollision mit einem Objekt im Umfeld des Kraftfahrzeugs oder zu einer sonstigen gefährlichen Situation führt. Somit wird also insbesondere der technische Vorteil bewirkt, dass ein Steuerungswunsch zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung eines Kraftfahrzeugs effizient abgesichert werden kann, was wiederum den technischen Vorteil bewirkt, dass das Kraftfahrzeug effizient zumindest teilautomatisiert geführt werden kann.
In einer Ausführungsform sind mehrere Aktuatoriksteuergeräte für eine oder mehrere Aktuatoriken vorgesehen. Ausführungen, die im Zusammenhang mit einem Aktuatoriksteuergerät gemacht sind, gelten analog für mehrere Aktuatoriksteuergeräte und umgekehrt.
Die Formulierung „zumindest teilautomatisiertes Führen“ umfasst einen oder mehrere der folgenden Fälle: assistiertes Führen, teilautomatisiertes Führen, hochautomatisiertes Führen, vollautomatisiertes Führen. Die Formulierung "zumindest teilautomatisiert" umfasst also einen oder mehrere der folgenden Formulierungen: assistiert, teilautomatisiert, hochautomatisiert, vollautomatisiert.
Assistiertes Führen bedeutet, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs dauerhaft entweder die Quer- oder die Längsführung des Kraftfahrzeugs ausführt. Die jeweils andere Fahraufgabe (also ein Steuern der Längs- oder der Querführung des Kraftfahrzeugs) wird automatisch durchgeführt. Das heißt also, dass bei einem assistierten Führen des Kraftfahrzeugs entweder die Quer- oder die Längsführung automatisch gesteuert wird.
Teilautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) und/oder für einen gewissen Zeitraum eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss aber das automatische Steuern der Längsund Querführung dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Der Fahrer muss jederzeit zur vollständigen Übernahme der Kraftfahrzeugführung bereit sein. Hochautomatisiertes Führen bedeutet, dass für einen gewissen Zeitraum in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Bei Bedarf wird automatisch eine Übernahmeaufforderung an den Fahrer zur Übernahme des Steuerns der Längs- und Querführung ausgegeben, insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve ausgegeben. Der Fahrer muss also potenziell in der Lage sein, das Steuern der Längs- und Querführung zu übernehmen. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. Bei einem hochautomatisierten Führen ist es nicht möglich, in jeder Ausgangssituation automatisch einen risikominimalen Zustand herbeizuführen.
Vollautomatisiertes Führen bedeutet, dass in einer spezifischen Situation (zum Beispiel: Fahren auf einer Autobahn, Fahren innerhalb eines Parkplatzes, Überholen eines Objekts, Fahren innerhalb einer Fahrspur, die durch Fahrspurmarkierungen festgelegt ist) eine Längs- und eine Querführung des Kraftfahrzeugs automatisch gesteuert werden. Ein Fahrer des Kraftfahrzeugs muss selbst nicht manuell die Längs -und Querführung des Kraftfahrzeugs steuern. Der Fahrer muss das automatische Steuern der Längs- und Querführung nicht überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Vor einem Beenden des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung erfolgt automatisch eine Aufforderung an den Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe (Steuern der Quer- und Längsführung des Kraftfahrzeugs), insbesondere mit einer ausreichenden Zeitreserve. Sofern der Fahrer nicht die Fahraufgabe übernimmt, wird automatisch in einen risikominimalen Zustand zurückgeführt. Grenzen des automatischen Steuerns der Quer- und Längsführung werden automatisch erkannt. In allen Situationen ist es möglich, automatisch in einen risikominimalen Systemzustand zurückzuführen. Die Merkmale der hier beschriebenen Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele lassen sich untereinander jeweils in beliebiger Kombination miteinander kombinieren, auch wenn dies nicht explizit beschrieben ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein Zustand des Kraftfahrzeugs basierend auf den Steuerungswunschsignalen und der Limitierung des Steuerungswunsches prädiziert wird, wobei die Steuersignale basierend auf dem prädi- zierten Zustand erzeugt werden.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Steuersignale effizient erzeugt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Umfeld des Kraftfahrzeugs prädiziert wird, wobei die Steuersignale basierend auf dem prädizierten Umfeld erzeugt werden.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Steuersignale effizient erzeugt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der prädizierte Zustand des Kraftfahrzeugs im Kontext des prädizierten Umfelds bewertet wird, wobei die Steuersignale basierend auf dem bewerteten, prädizierten Zustand erzeugt werden.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Steuersignale effizient erzeugt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuersignale nur bei einem als unsicher bewerteten, prädizierten Zustand erzeugt werden.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass die Steuersignale effizient erzeugt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Steuerungswunsch einen Sollstellgrößenvektor für einen oder mehrere Aktoren der Aktuatorik umfasst, wo- bei die Limitierung eine Limitierung des Sollstellgrößenvektors und/oder eine Limitierung einer zeitlichen Ableitung, insbesondere der ersten und/oder der zweiten zeitlichen Ableitung, des Sollstellgrößenvektors umfasst.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass der Steuerungswunsch durch besonders geeignete Steuerungswunschparameter, der Sollstellgrößenvektor, repräsentiert werden kann. Insbesondere wird dadurch der technische Vorteil bewirkt, dass hinsichtlich eines Komforts für einen Insassen des Kraftfahrzeugs besonders geeignete Limitierungen gewählt sind.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Steuerungswunsch ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Steuerungswünschen umfasst: Steuerungswunsch eines Fahrers des Kraftfahrzeugs, Steuerungswunsch eines Algorithmus zum zumindest teilautomatisierten Führen des Kraftfahrzeugs und Steuerungswunsch einer Teleoperationssoftware zum Umsetzen von Steuerbefehlen eines Teleoperators des Kraftfahrzeugs.
Dadurch wird zum Beispiel der technische Vorteil bewirkt, dass eine Vielzahl von unterschiedlichen Steuerungswünschen abgesichert werden können.
Vorrichtungsmerke und/oder Systemmerkmale ergeben sich analog aus entsprechenden Verfahrensmerkmalen und umgekehrt.
Das bedeutet insbesondere, dass technische Funktionalitäten des Verfahrens sich aus entsprechenden technischen Funktionalitäten der Vorrichtung und/oder des Systems ergeben und umgekehrt.
Ein Zustand des Kraftfahrzeugs umfasst allgemein im Sinne dieser Beschreibung zum Beispiel Folgendes: Position und/oder Geschwindigkeit und/oder Verzögerung und/oder Beschleunigung.
In einer Ausführungsform ist das Verfahren nach dem ersten Aspekt ein computerimplementiertes Verfahren. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 eine Vorrichtung,
Fig. 3 ein System zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs,
Fig. 4 ein maschinenlesbares Speichermedium und
Fig. 5 bis 7 jeweils ein Blockdiagramm.
Im Folgenden können für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden.
Fig. 1 zeigt ein Ablauf eines Verfahrens zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:
Empfangen 101 von Steuerungswunschsignalen, welche einen Steuerungswunsch an eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs repräsentieren,
Empfangen 103 von Umfeldsignalen, welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren,
Erzeugen 105 von Steuersignalen zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf den Steuerungswunschsignalen, den Umfeldsignalen und einer vorgegebenen Limitierung des Steuerungswunsches,
Ausgeben 107 der erzeugten Steuersignale.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem ersten Aspekt einen Schritt des zumindest teilautomatisierten Steuerns einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf den erzeugten Steuersignalen oder basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren nach dem ersten Aspekt einen Schritt des Übersteuerns des Steuerungswunsches durch die ausgegebenen Steuersignale.
Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung 201 , welche eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach dem ersten Aspekt auszuführen.
Fig. 3 zeigt ein System 301 zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, umfassend: die Vorrichtung 201 nach Fig. 2 und ein Aktuatoriksteuergerät 303, insbesondere mehrere Aktuatoriksteuergeräte (nicht gezeigt), für eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs, wobei das Aktuatoriksteuergerät 303 eingerichtet ist, den Steuerungswunsch zu limitieren und basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch einen oder mehrere Aktoren der Aktuatorik zu steuern, wobei das Aktuatoriksteuergerät 303 eingerichtet ist, bei einem Empfang von durch die Vorrichtung ausgegebenen Steuersignalen den einen oder die mehreren Aktoren der Aktuatorik basierend auf den Steuersignalen zu steuern und nicht mehr basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch.
Fig. 4 zeigt ein maschinenlesbares Speichermedium 401 , auf dem ein Computerprogramm 403 gespeichert ist. Das Computerprogramm 403 umfasst Befehle, die bei Ausführung des Computerprogramms 403 durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen.
Fig. 5 zeigt ein erstes Blockdiagramm 501 , welches das hier beschriebene Konzept beispielhaft erläutern soll.
Gemäß dem ersten Blockdiagramm 501 ist eine primäre Bewegungsplanung 503 vorgesehen, eine sekundäre Bewegungsplanung 505 und eine Aktuatorik 507 eines Kraftfahrzeugs. Die sekundäre Bewegungsplanung 505 ist eingerichtet, die primäre Bewegungsplanung 503 abzusichern. Insofern kann die sekundäre Bewegungsplanung 505 auch als eine Sicherheitsebene oder eine Sicherheitsbewegungsplanung bezeichnet werden. Auf Seite der primären Bewegungsplanung 503 ist ein Algorithmus 509 vorgesehen, wobei es sich hier um einen Algorithmus zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs handelt. Das heißt also, dass dieser Algorithmus als Eingangsdaten zum Beispiel Umfeldsignale empfängt oder erhält, welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren. Beispielhafte Umfeldsignale umfassen zum Beispiel Umfeldsensorsignale 511 eines ersten Umfeldsensors des Kraftfahrzeugs und zweite Umfeldsensorsignale 513 eines zweiten Umfeldsensors des Kraftfahrzeugs. Diese Umfeldsensorsignale basieren auf einer jeweiligen Erfassung eines Umfelds des Kraftfahrzeugs mittels der Umfeldsensoren. Umfeldsignale umfassen zum Beispiel digitale Kartensignale 515, welche eine digitale Karte des Umfelds des Kraftfahrzeugs repräsentieren.
Die beiden Umfeldsignale 511 , 513 und die digitalen Kartensignale 515 sind also Beispiele von Umfeldsignalen, welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren. In nicht gezeigten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass zum Beispiel noch weitere Umfeldsensorsignale von weiteren Umfeldsensoren des Kraftfahrzeugs und/oder von Infrastrukturumfeldsensoren, welche räumlich verteilt innerhalb einer Infrastruktur angeordnet sind, durch welche das Kraftfahrzeug momentan fährt, vorgesehen sind.
Diese Umfeldsignale werden also dem Algorithmus 509 bereitgestellt, welcher basierend darauf einen Steuerungswunsch 517 an eine Aktuatorik des Kraftfahrzeugs zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt und ausgibt.
Es ist vorgesehen, dass auch die sekundäre Bewegungsplanung 505 Umfeldsignale empfängt oder erhält, wobei es sich bei diesen Umfeldsignalen um die gleichen Umfeldsignale handeln kann, die auch die primäre Bewegungsplanung 503 erhält. Dies ist beispielhaft in dem Blockdiagramm 501 gemäß Fig. 5 dargestellt. In nicht gezeigten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die sekundäre Bewegungsplanung 505 im Vergleich zur primären Bewegungsplanung 503 mehr oder weniger Umfeldsignale und/oder andere Umfeldsignale erhält. Basierend auf den Umfeldsignalen ist in der sekundären Bewegungsplanung 505 vorgesehen, dass ein Umfeldmodell erstellt wird, welches das Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentiert.
Weiter ist vorgesehen, dass der Steuerungswunsch, welcher vom Algorithmus 509 ausgegeben wird, auch der sekundären Bewegungsplanung 505 übermittelt wird. Basierend auf dem Steuerungswunsch 517 wird gemäß einem Funktionsblock 521 ein Zustand des Kraftfahrzeugs prädiziert.
Ein Zustand des Kraftfahrzeugs umfasst allgemein im Sinne dieser Beschreibung zum Beispiel Folgendes: Position und/oder Geschwindigkeit und/oder Verzögerung und/oder Beschleunigung.
Es ist weiter vorgesehen, dass für dieses Prädizieren gemäß dem Funktionsblock 521 zusätzlich eine vorgegebene Limitierung des Steuerungswunsches 517 verwendet wird.
Das erstellte Umfeldmodell gemäß dem Funktionsblock 519 wird verwendet, um gemäß einem Funktionsblock 523 eine Prädiktion des Umfelds des Kraftfahrzeugs zu prädizieren. Es wird also prädiziert, wie das Umfeld in einer vorbestimmten Zukunft aussehen wird. Ein Ergebnis dieser Prädiktion wird zum einen einem Funktionsblock 525 und zum anderen einem Funktionsblock 527 übermittelt.
Im Funktionsblock 525 wird basierend auf dem prädizierten Zustand des Kraftfahrzeugs, dem erstellten Umfeldmodell gemäß dem Funktionsblock 519 und basierend auf dem prädizierten Umfeld gemäß dem Funktionsblock 523 ermittelt, ob der Steuerungswunsch 517 abgesichert werden muss.
Wenn dies der Fall ist, wird gemäß dem Funktionsblock 527 eine sichere Trajek- torie für das Kraftfahrzeug geplant. Für dieses Planen werden zum Beispiel Folgendes verwendet: erstelltes Umfeldmodell, prädiziertes Umfeld.
Basierend auf der ermittelten Sicherheitstrajektorie werden gemäß einem Funktionsblock 528 Steuersignale zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs erzeugt und an die Aktuatorik 507 ausgegeben.
Der Steuerungswunsch 517 wird, wie bereits vorstehend ausgeführt, von der primären Bewegungsplanung 503 an die Aktuatorik 507 ausgegeben, wobei vor einer Umsetzung des Steuerungswunsches 517 dieser, zum Beispiel aus Komfortgründen, limitiert wird. Dies geschieht in einem Funktionsblock 529, sodass zum Beispiel nur maximal bestimmte Längsverzögerungen und/oder bestimmte Lenkwinkeländerungen zugelassen werden. Dieser limitierte Steuerungswunsch wird anschließend gemäß einem Funktionsblock 531 mit den Steuersignalen der sekundären Bewegungsplanung 505 arbitriert. Das heißt, dass gemäß dem Funktionsblock 531 vorgesehen ist, dass geprüft wird, ob von der sekundären Bewegungsplanung 505 entsprechende Steuersignale empfangen wurden. Dem Funktionsblock 531 wird ebenfalls ein Ergebnis des Funktionsblocks 525 zur Verfügung gestellt. So kann also im Funktionsblock 531 ermittelt werden, ob der Steuerungswunsch 517 durch Steuersignale der sekundären Bewegungsplanung 505 übersteuert werden soll oder nicht. Sofern das Ergebnis gemäß dem Funktionsblock 525 angibt, dass eine Absicherung des Steuerungswunsches 517 erforderlich ist, wird dieser nicht ausgeführt, sondern vielmehr werden die Steuersignale der sekundären Bewegungsplanung 505 ausgeführt.
Diese werden dann verwendet, um gemäß einem Funktionsblock 533 einen oder mehrere Aktoren der Aktuatorik 507 zu steuern, sodass gemäß einem Funktionsblock 535 das Kraftfahrzeug zumindest teilautomatisiert geführt wird.
Fig. 6 zeigt ein zweites Blockdiagramm 601.
Das zweite Blockdiagramm 601 basiert im Wesentlichen auf dem ersten Blockdiagramm 501 gemäß Fig. 5. Als ein Unterschied ist vorgesehen, dass der Steuerungswunsch 517 nicht von einem Algorithmus 509 erzeugt wird. Vielmehr ist gemäß diesem Blockdiagramm 601 vorgesehen, dass ein Teleoperator 605 basierend auf Umfeldsignalen 607, beispielsweise Kamerabilder, Steuerbefehle an eine Teleoperationssoftware 603 sendet, welche basierend darauf den Steuerungswunsch 517 erzeugt und an die Aktuatorik 507 ausgibt. Es kann und es ist gemäß dem Blockdiagramm 601 in Fig. 6 vorgesehen und gezeigt, dass die beispielhaften Umfeldsignale 511 , 513, 515 auch dem Teleoperator 605 zur Verfügung gestellt werden, damit dieser basierend darauf einen oder mehrere Steuerbefehle an die Teleoperationssoftware 603 senden kann.
Fig. 7 zeigt ein drittes Blockdiagramm 701 , welches auf dem ersten Blockdiagramm 501 im Wesentlichen basiert.
Als ein Unterschied vorgesehen, dass zur Erzeugung des Steuerungswunsches 517 kein Algorithmus 509 verwendet wird. Vielmehr entspricht ein Fahrer 703 des Kraftfahrzeugs der primären Bewegungsplanung. Der Fahrer 703 erzeugt also manuell einen Steuerungswunsch 517 zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs. Dieser Steuerungswunsch 517 ist zum Beispiel ein Lenkeinschlag oder ein Betätigen eines Gaspedals oder ein Betätigen eines Bremspedals.
Das hier beschriebene Konzept ermöglicht in vorteilhafter Weise insbesondere eine maximale Trennung der Domäne Performance als primäre Bewegungsplanung und Sicherheit in einer sekundären Bewegungsplanung. Die primäre Bewegungsplanung kann zum Beispiel von einem Algorithmus zum automatisierten Fahren übernommen werden, aber zum Beispiel auch durch einen menschlichen Fahrer oder zum Beispiel einen Teleoperator. Die Absicherung erfolgt jeweils durch die sekundäre Bewegungsplanung.
Die in den Figuren 5 bis 6 gezeigten Blockdiagramme zeigen beispielhaft eine Architektur zur Entkopplung der Domänen Sicherheit und Performance zur Erläuterung des hier beschriebenen Konzepts. In der primären/Performance Ebene laufen Algorithmen zum zumindest teilautomatisierten Fahren, die aus den Messdaten von Umfeldsensoren, aus Kartendaten und aus weiteren Eingängen wie Fahrzeugsensoren, einen Stellgrößenvektor U (Steuerungswunsch) ermitteln, der das Fahrzeug im zumindest teilautomatisierten Betrieb steuert. Dies ist beispielsweise ein Soll-Lenkwinkel und/oder eine Soll-Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs. U kann zum Beispiel auch vergleichbare Sollwerte umfassen. Die Sollwerte u des Stellgrößenvektors II, also der Kraftfahrzeugwunsch, werden an die Aktuatorik übermittelt. Um einen sicheren Fährbetrieb zu gewährleisten, werden zum Beispiel die Sollwerte und/oder zum Beispiel deren Änderungen, d. h. deren erste und weitere, beispielsweise zweite, Ableitungen limitiert, d. h. es werden zum Beispiel, nur geringe Längsverzögerungen und geringe Lenkwinkeländerungen zugelassen. Bevor die limitierten Sollwerte an die Aktuatorik geleitet werden, werden sie mit dem Ergebnis (Muss der Kraftfahrzeugwunsch übersteuert werden, ja oder nein? der sekundären Bewegungsplanung (Sicherheit) arbit- riert, wobei der Sollwert (Steuerungssignale) der sekundären Bewegungsplanung immer gewinnt, wenn dieser aktiv ist. Die sekundäre Bewegungsplanung übernimmt die Kontrolle über das Kraftfahrzeug also nur, wenn dies erforderlich ist.
Die sekundäre Bewegungsplanung ermittelt zum Beispiel ein Umfeldmodell aus den Messdaten der Umfeldsensoren, der Karte und/oder zum Beispiel weiteren Sensoren. Hierfür können zum Beispiel die Umfeldsensorsignale derselben Umfeldsensoren wie für die primäre Bewegungsplanung verwendet werden, aber zum Beispiel auch weniger und/oder auch Sensorsignale von zusätzlichen Sensoren. Das Umfeldmodell wird zum Beispiel auf Basis von den Anforderungen entsprechend sicher entwickelten Algorithmen ermittelt, zum Beispiel nach den ASIL-D-Anforderungen (ASIL steht für "automotive safety integrity level" auf Deutsch: Automotive Sicherheitsintegritätsniveau).
Im nächsten Schritt erfolgt zum Beispiel eine Prädiktion des Umfeldmodells in die nähere Zukunft, wofür zum Beispiel hierfür ebenfalls sicher entwickelte Algorithmen eingesetzt werden. Die Sicherheitsebene empfängt die von der primären Bewegungsplanung ermittelten Sollwerte u des Stellgrößenvektors U (Kraftfahrzeugwunsch). Unter Verwendung der bekannten Limitierung der Sollwerte u in der Aktuatorik erfolgt zum Beispiel eine Prädiktion der möglichen Zustände des Kraftfahrzeugs in der näheren Zukunft (der Prädiktionshorizont umfasst zum Beispiel maximal wenige Sekunden, beispielsweise 10 s, beispielsweise 5 s, beispielsweise 3 s). Hierfür wird zum Beispiel ein Robust Control Ansatz verwendet, der eine Zustandsschätzung unter Unsicherheiten der zukünftigen Stellgrößen und der Modelle der Regelstrecke Limitierung - Arbitration - Aktuatoriksteuerung und Kraftfahrzeugsteuerung berücksichtigt. Die robust prädizierten Kraftfahrzeugzustände werden zum Beispiel nun im Kontext des sicher prädizierten Umfeldmodells bewertet. Werden die aktuellen Stellgrößen u als hinreichend sicher eingeschätzt, erfolgt kein Eingriff der sekundären Bewegungsplanung. Andernfalls, z. B. wenn Gefahr der Kollision mit einem Fußgänger besteht, oder wenn Gefahr des Fahrbahnverlassens besteht, werden der Aktuatorik die Sollwerte (Steuersignale) für eine sichere Trajektorie übermittelt. Die Arbitrierung stellt dann sicher, dass die Gefahrsituation vermieden wird, indem die Sollwerte der sekundären Bewegungsregelung umgesetzt werden.
Die sichere Trajektorie wird zum Beispiel in der sekundären Bewegungsregelung in einem Planungsschritt auf Basis des sicheren Umfeldmodells und der sicheren Prädiktion bestimmt. Die Sollwerte für die Aktuatorik ermittelt nachfolgend zum Beispiel ein Kraftfahrzeugbewegungsregler.
In einer Ausführungsform wird die sekundäre Bewegungsplanung zur Absicherung von Teleoperation genutzt. Der Teleoperator empfängt zum Beispiel Sensorinformationen aus dem Kraftfahrzeug, beispielsweise Kamerabilder. Zusätzliche Sensorinformationen können dem Teleoperator aus dem Kraftfahrzeug und/oder von Sensoren, die in dem Umfeld des Kraftfahrzeugs installiert sind, zur Verfügung gestellt werden. Der Teleoperator sendet seine Steuerbefehle an das Kraftfahrzeug, beispielsweise über Mobilfunk. Dort erstellt eine Teleoperationssoftware die Stelleingriffe u des Stellgrößenvektors U zur Steuerung des Kraftfahrzeugs.
In einer Ausführungsform wird die sekundäre Bewegungsplanung zur Absicherung der Eingriffe eines menschlichen Fahrers verwendet. Hierbei erstellt der Fahrer die Stelleingriffe u des Stellgrößenvektors U, beispielsweise mittels Fahrpedal, Bremspedal und/oder eines Lenkmoments.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, umfassend die folgenden Schritte:
Empfangen (101) von Steuerungswunschsignalen, welche einen Steuerungswunsch (517) an eine Aktuatorik (507) des Kraftfahrzeugs zum Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs repräsentieren, Empfangen (103) von Umfeldsignalen (511 , 513, 515), welche ein Umfeld des Kraftfahrzeugs repräsentieren,
Erzeugen (105) von Steuersignalen zum zumindest teilautomatisierten Steuern einer Quer- und/oder Längsführung des Kraftfahrzeugs basierend auf den Steuerungswunschsignalen, den Umfeldsignalen (511 , 513, 515) und einer vorgegebenen Limitierung des Steuerungswunsches (517), Ausgeben (107) der erzeugten Steuersignale.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei ein Zustand des Kraftfahrzeugs basierend auf den Steuerungswunschsignalen und der Limitierung des Steuerungswunsches (517) prädiziert wird, wobei die Steuersignale basierend auf dem prädizier- ten Zustand erzeugt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Umfeld des Kraftfahrzeugs prädiziert wird, wobei die Steuersignale basierend auf dem prädizierten Umfeld erzeugt werden.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der prädizierte Zustand des Kraftfahrzeugs im Kontext des prädizierten Umfelds bewertet wird, wobei die Steuersignale basierend auf dem bewerteten, prädizierten Zustand erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Steuersignale nur bei einem als unsicher bewerteten, prädizierten Zustand erzeugt werden.
6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Steuerungswunsch (517) einen Sollstellgrößenvektor für einen oder mehrere Aktoren der Ak- tuatorik (507) umfasst, wobei die Limitierung eine Limitierung des Sollstellgrößenvektors und/oder eine Limitierung einer zeitlichen Ableitung, insbesondere der ersten und/oder der zweiten zeitlichen Ableitung, des Sollstellgrößenvektors umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Steuerungswunsch (517) ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Steuerungswünschen umfasst: Steuerungswunsch (517) eines Fahrers (701) des Kraftfahrzeugs, Steuerungswunsch (517) eines Algorithmus (509) zum zumindest teilautomatisierten Führen des Kraftfahrzeugs und Steuerungswunsch (517) einer Teleoperationssoftware (603) zum Umsetzen von Steuerbefehlen eines Teleoperators (605) des Kraftfahrzeugs.
8. Vorrichtung (201), die eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
9. System (301) zum zumindest teilautomatisierten Führen eines Kraftfahrzeugs, umfassend: die Vorrichtung (201) nach Anspruch 8 und ein Aktuatoriksteuergerät (303) für eine Aktuatorik (507) des Kraftfahrzeugs, wobei das Aktuatoriksteuergerät (303) eingerichtet ist, den Steuerungswunsch (517) zu limitieren und basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch (517) einen oder mehrere Aktoren der Aktuatorik (507) zu steuern, wobei das Aktuatoriksteuergerät (303) eingerichtet ist, bei einem Empfang von durch die Vorrichtung (201) ausgegebenen Steuersignalen den einen oder die mehreren Aktoren der Aktuatorik (507) basierend auf den Steuersignalen zu steuern und nicht mehr basierend auf dem limitierten Steuerungswunsch (517).
10. Computerprogramm (403), umfassend Befehle, die bei Ausführung des Computerprogramms (403) durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen. - 19 -
11. Maschinenlesbares Speichermedium (401), auf dem das Computerprogramm (403) nach Anspruch 10 gespeichert ist.
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