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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug ist, das autonom oder weitgehendst automatisch ohne Fahrereingriff geführt wird und dem Umfeldinformationen von Umfeldsensoren oder aus einer digitalen Karte zugeführt werden und mit den Umfeldinformationen mindestens eine Fahrtrajektorie für die Führung des Fahrzeugs geplant wird. Die mindestens eine geplante Trajektorie wird in einer Berechnungseinrichtung ermittelt und durch Ansteuerung von Aktoren zur Fahrzeugführung eingeregelt, wobei in einer ersten Datenbank physikalische Regeln hinterlegt sind und in einer zweiten Datenbank fahrzeugspezifische Daten hinterlegt sind und die Berechnungseinrichtung, die mindestens eine einzuregelnde Fahrtrajektorie unter Verwendung der Inhalte der ersten und der zweiten Datenbank festlegt und/oder plausibilisiert.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 100 18 556 A1 ist ein Verfahren zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs bekannt, bei dem im zu regelnden Fahrzeug die Gier- oder Drehrate, insbesondere zur Ermittlung der Krümmung der eigenen Fahrtrajektorie, erfasst wird und bei dem mit einem Abstands- oder Positionssensor mindestens ein vorausfahrendes Fahrzeug oder mindestens ein sonstiges Objekt innerhalb eines Sensorerfassungsbereichs detektiert wird. Derartige Voraussagen der zukünftigen Gier- oder Drehrate können zur Begrenzung der Kurvengeschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs verwendet werden, um eine auf die Situation angepasste Fahrgeschwindigkeit einzuhalten und die Sicherheit zu erhöhen.
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Bei momentan in Entwicklung befindlichen Fahrzeugen, die autonom oder zumindest hochautomatisiert im Straßenverkehr gesteuert werden, muss ebenfalls eine auf die Umfeldsituation angepasst Fahrgeschwindigkeit eingehalten werden. Eine Vorhersage der zukünftigen Gier- oder Drehrate der zu erwartenden Fahrbahnkrümmung ist hierbei jedoch nicht ausreichend um die Sicherheit der Insassen und der anderen Verkehrsteilnehmer zu gewährleisten.
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Kern und Vorteil der Erfindung
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Der Kern der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs anzugeben, das in der Lage ist, Fahrtrajektorien vorauszuberechnen und Fahrgeschwindigkeiten und Lenkverhalten des Fahrzeugs flexibel an sämtliche, zu erwartende Umfeldbedingungen des autonom geführten oder zumindest hochautomatisiert geführten Fahrzeugs anzupassen.
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Erfindungsgemäß wird dieses durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß erfolgt die Ansteuerung von Aktoren zur Fahrzeugführung unter Verwendung einer Berechnungseinrichtung, wobei durch die Berechnungseinrichtung Daten einer ersten Datenbank herangezogen werden, in der physikalische Regeln hinterlegt sind und Daten einer zweiten Datenbank verwendet werden, in der fahrzeugspezifische Daten hinterlegt sind und die Berechnungseinrichtung die mindestens eine einzuregelnde Fahrtrajektorie unter Verwendung der Inhalte der ersten und der zweiten Datenbank berechnet und/oder plausibilisiert. Hierdurch ist es möglich, ein Fahrzeugsteuersystem zu realisieren, das flexibel auf sämtliche zu erwartende Umfeldbedingungen und Fahrtrajektorien reagieren kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Berechnungseinrichtung eine künstliche Intelligenz aufweist. Dabei kann die künstliche Intelligenz insbesondere durch Verwendung eines künstlichen, neuronalen Netzwerks erfolgen. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das künstliche, neuronale Netz Entscheidungskoeffizienten aufweist, die im Fahrbetrieb veränderbar sind. Durch die Veränderung der Entscheidungskoeffizienten während dem Betrieb des künstlichen, neuronalen Netzwerkes ist es möglich, dass das künstliche neuronale Netzwerk sich auf aktuelle und/oder zukünftige Veränderungen des Umfelds anpassen kann. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass in einer Verifikationsvorrichtung die getroffenen Entscheidungen des neuronalen Netzwerks im Nachhinein verifiziert werden, um die Entscheidungskoeffizienten des künstlichen, neuronalen Netzwerks mittels der verifizierten, vorher getroffenen Entscheidungen weiter anzulernen und die Qualität der Entscheidungen im Laufe des Betriebs zu erhöhen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die in der ersten Datenbank hinterlegten, physikalischen Regeln naturwissenschaftliche Gesetzmäßigkeiten beschreiben, die insbesondere die Mechanik betreffen. So kann es vorgesehen sein, dass in der ersten Datenbank physikalische Regeln für ein Feder-Masse-Modell hinterlegt sind, für den Energieerhaltungssatz Berechnungsregeln hinterlegt sind, Bewegungsgleichungen für gleichförmige Bewegungen abgelegt sind, Bewegungsgleichungen für die Bewegung eines gleichförmig beschleunigten Körpers hinterlegt sind, Bewegungsgleichungen für den freien Fall abgelegt sind, physikalische Regeln bezüglich des Impulserhaltungssatzes abgelegt sind, sowie Gleichungen zur Beschreibung gleichförmiger Kreisbewegungen von Körpern und/oder Gleichungen zur Beschreibung von Rotationsbewegungen starrer Körper abgelegt sind. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass in dieser ersten Datenbank eine fahrdynamische Gleichung hinterlegt ist, Gleichungen der Mechanik abgelegt sind sowie weitere Gleichungen zur Beschreibung der Mechanik starrer Körper vorgesehen sind.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass in der zweiten Datenbank fahrzeugspezifische Daten hinterlegt sind. Diese fahrzeugspezifischen Daten betreffen beispielsweise, das Leergewicht des Fahrzeugs, das Gesamtgewicht des Fahrzeugs bei maximal zulässiger Beladung, das Gesamtgewicht des Fahrzeugs bei halber Beladung, den Radstand, also den Abstand zwischen der Vorderachse und der Hinterachse, den Raddurchmesser, die Motorleistung oder drehzahlabhängige Motorkennlinien für abgegebene Leistung und/oder abgegebenes Drehmoment, die Einbauhöhe der Scheinwerfer, Positionen und Erfassungsbereiche der verbauten Umfeldsensoren, die insbesondere als Radarsensoren, Ultraschallsensoren, Videosensoren oder als Lidarsensoren ausgeführt sein können, sowie weitere fahrzeugspezifische Größen umfassen. Die erfolgte Aufzählung der fahrzeugspezifischen Daten soll dabei jedoch nicht abschließend sein sondern alle naheliegenden Fahrzeuggrößen umfassen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass unter Verwendung der Information der ersten Datenbank und der Information der zweiten Datenbank die vorausberechneten Fahrtrajektorien plausibilisiert werden und nicht plausible Fahrtrajektorien verworfen werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass bei Erkennung einer unplausiblen Fahrtrajektorie die bereits berechnete Trajektorie unter Verwendung des Datenbankinhalts der ersten Datenbank und der zweiten Datenbank so lange verändert wird, bis diese unter Verwendung der physikalischen Gesetze der ersten Datenbank und der fahrzeugspezifischen Größen der zweiten Datenbank, die Plausibilitätskriterien erfüllt. Unter plausibler Fahrtrajektorie wird hierbei eine Fahrtrajektorie für das eigene Fahrzeug verstanden, die die vorgegebenen, physikalischen Gesetze einhält und damit eine Fahrtrajektorie ist, die das Fahrzeug aufgrund der Fahrzeugphysik fahren kann bzw. unter Einhaltung vorgegebener Komfortkriterien fahren kann. Unplausible Fahrtrajektorien sind damit vorausberechnete Fahrtrajektorien, die unter Einhaltung physikalischer Grenzen nicht gefahren werden können oder bei denen vorgegebene Komfortkriterien oder Sicherheitskriterien wie Beschleunigungen in Längs-, Quer- oder Hochrichtung nicht erfüllt werden können.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass nur plausibilisierte Fahrtrajektorien zur Ansteuerung der Aktoren des Fahrzeugs verwendet werden. Dies stellt sicher, dass nur die Fahrtrajektorien, die die vorgegebenen Bedingungen erfüllen, für die Fahrzeugsteuerung herangezogen werden, um damit die vorgesehene Fahrsicherheit und der vorgesehene Fahrkomfort eingehalten wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Umfeldinformation die relativen Positionen von Objekten im Fahrzeugumfeld betrifft, die mittels mindestens eines Radarsensors, mittels mindestens eines Lidarsensors, mittels mindestens eines Videosensors, mittels mindestens eines Ultraschallsensors, mittels mindestens eines Ultraschallsensors oder einer Kombination aus einem oder mehreren der genannten Sensorarten, detektiert wurden. Durch die Berücksichtigung der relativen Positionen von Objekten im Fahrzeugumfeld ist es zum einen möglich, die eigene Fahrzeugposition hochgenau zu bestimmen sowie bewegliche Objekte im Fahrzeugumfeld bei der Planung der eigenen Fahrtrajektorie zu berücksichtigen, um Kollisionen und kritische Annäherungen zu vermeiden und die eigene Fahrsicherheit und die Fahrsicherheit der anderen Objekte bzw. Verkehrsteilnehmer sicherzustellen.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Umfeldinformation Karteninformation einer statischen Umfeldkarte und/oder Karteninformation einer dynamischen Umgebungskarte ist. Unter Umfeldinformation einer statischen Karte ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Inhalt digitaler Karten zu verstehen, die den Straßenverlauf, die Straßenumgebung und Objekte im Straßenumfeld beinhalten, die zeitlich weitgehendst unveränderlich sind. Dies können beispielsweise Geo-Positionen bezüglich Kreuzungen, Bordsteinen oder Straßenschilder sein oder Geo-Positionen des Straßenverlaufs, insbesondere von Straßenbiegungen oder besonderen Infrastruktureinrichtungen, wie beispielsweise Brücken, Gebäuden oder Kanalisationsdeckel sein. Im Gegensatz hierzu wird unter der dynamischen Karteninformation Umfeldinformation verstanden, die Objekte in oder an der Fahrbahn betrifft, der nur zeitlich beschränkt zu berücksichtigen sind. Dies können beispielsweise haltende oder parkende Fahrzeuge am Fahrbahnrand sein, die zu einem bestimmten Zeitpunkt abgestellt wurden und jederzeit wieder anfahren können und damit nur zeitlich beschränkt für die Planung der Fahrtrajektorie des eigenen Fahrzeugs berücksichtigt werden müssen. Weiterhin können dynamische Karteninhalte beispielsweise Fahrbahnverlegungen von Baustellen sein, bei denen der Fahrbahnverlauf zeitlich befristet verlegt wird und zu einem späteren Zeitpunkt wieder auf den ursprünglichen Fahrbahnverlauf zurückverlegt wird. Je nachdem, ob es sich um statische Karteninhalte oder dynamische Karteninhalte handelt, ist es vorteilhaft, dass diese Information entweder im Fahrzeug selbst als Datenbank vorgehalten wird oder über eine Funkschnittstelle durch das Fahrzeug von einem Infrastrukturdienst abgerufen wird, um Information über den vorausliegenden Fahrbahnverlauf, insbesondere die momentan aktuelle Informationen bezüglich des momentanen Fahrbahnverlaufs bereitzuhalten. Hierzu kann beispielsweise ein Datendienst eines Mobilfunknetzes benutzt werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass als Aktoren zur Fahrzeugführung entlang der geplanten Trajektorie eine Lenkeinrichtung des Fahrzeugs, eine Beschleunigungseinrichtung des Fahrzeugs und/oder eine Verzögerungseinrichtung des Fahrzeugs angesteuert wird. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, dass das Fahrzeug hinsichtlich seiner Fahrzeuggeschwindigkeit beschleunigt oder verzögert wird sowie durch Ansteuerung der Lenkaktoren das Fahrzeug hinsichtlich seiner Fahrtrichtung so gesteuert wird, dass vorausberechnete Fahrtrajektorien abgefahren werden und dabei die für die Fahrtrajektorien vorausberechnete Fahrdynamik mittels der Aktoren eingestellt und umgesetzt wird.
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Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuerelements, das für ein Steuergerät einer autonomen Fahrzeugregelung oder zumindest hochautomatisierten Fahrzeugregelung eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Steuerelement ein Programm gespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor oder Signalprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Steuerelement abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehene Steuerelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt, wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Als Steuerelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen.
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Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in den Zeichnungen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen
- 1 ein erstes schematisches Blockschaltbild zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens und
- 2 ein weiteres Blockschaltbild zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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In 1 ist ein Blockschaltbild gezeigt, bei dem eine Steuerungseinrichtung 1 dargestellt ist. Diese Steuerungseinrichtung 1 kann beispielsweise ein Steuergerät sein, das speziell zur Bahnplanung einer autonomen Fahrfunktion oder zumindest einer hochautomatisierten Fahrfunktion vorgesehen ist. Alternativ kann das Steuergerät auch ein Steuergerät einer anderen Funktion sein, das zusätzlich zur Bahnplanung von Fahrtrajektorien für autonome oder hochautomatisierte Fahrfunktionen dient. Die Steuerungseinrichtung 1 weist eine Eingangsschaltung 2 auf, mittels der dem Steuerungsgerät 1 Eingangssignale zuführbar sind. Als ein erstes Eingangssignal ist der Eingangsschaltung 2 der Steuerungseinrichtung 1 mindestens ein Signal einer Umfeldsensorik 3 zuführbar. Diese Umfeldsensorik kann aus einem Radarsensor, einem Lidarsensor, einem Ultraschallsensor, einem Videosensor, bestehen, oder aus einer Kombination einer oder mehrerer der aufgezählten Sensorarten bestehen. Diese Umfeldsensorik 3 erfasst das unmittelbare Fahrzeugumfeld und kann Relativpositionen vorhandener Objekte innerhalb des Erfassungsbereich der Umfeldsensorik 3 bestimmen und der Eingangsschaltung 2 der Steuereinrichtung 1 zuführen. Weiterhin ist als Eingangssignal das Ausgangssignal einer Kartendatenbank 4 vorgesehen. Diese Kartendatenbank kann beispielsweise Teil eines Navigationssystems sein. Diese Kartendaten 4 beinhalten Informationen hinsichtlich des Straßenverlaufs der befahrbaren Straßen, Straßennamen, Kreuzungen und weitere, meist zeitinvariante Kartendaten. Weiterhin ist als Eingangssignal der Eingangsschaltung 2 der Steuereinrichtung 1 ein Signal vorgesehen, das dynamische Kartendaten 5 bereitstellt. Diese dynamischen Kartendaten 5 können Karteninformationen sein, die nur für eine bestimmte Zeit gültig sind und sich relativ schnell verändern können. Dies können beispielsweise Informationen bezüglich am Fahrbahnrand abgestellter Fahrzeuge sein, Fahrspurverlegungen von temporärer Dauer aufgrund einer Baustelle auf der Straße sein oder Positionen anderer Verkehrsteilnehmer wie Fußgänger sein, die sich in Bezug zu Kraftfahrzeugen vergleichsweise langsam bewegen. Derartige dynamische Kartendaten werden generiert, indem ein oder mehrere Fahrzeuge die betreffende Stelle passieren und ihre ermittelten Objektinformationen bereitstellen. Daher ist es notwendig, dass auch das eigene Fahrzeug seine ermittelten Umfelddaten, die mittels der Umfeldsensorik 3 ermittelt wurden, der dynamischen Kartendatenbank zur Verfügung stellt, um das Vorhandensein der zeitlich begrenzten Objekte zu bestätigen oder Veränderungen dieser dynamischen Kartendaten anzuzeigen. Aufgrund der Überlagerung der statischen Kartendaten 4 und der dynamischen Kartendaten 5 sowie der Umfeldsensorikdaten 3 kann die momentane Umfeldsituation des Fahrzeugs sehr genau beschrieben werden. Als weitere Eingangsgrößen sind beispielsweise auch Daten von anderen Verkehrsteilnehmern denkbar, die beispielsweise über Fahrzeug-zu-Fahrzeug-(C2C)-Schnittstellen 6 oder Infrastrukturr-zu Fahrzeug-(12C)-Schnittstellen 6 von anderen Verkehrsteilnehmern beziehungsweise aus der umliegenden Infrastruktur an das eigene Fahrzeug übermittelt werden. Diese Daten können beispielsweise Bewegungsdaten von Objekten sein, die das eigene Fahrzeug nicht erfasst, da diese durch das die Daten sendende Fahrzeug verdeckt werden.
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Weiterhin ist es möglich, dass der Eingangsschaltung 2 Signale eines GNSS-Sensors (GNSS = Global Navigation Satellite System) oder eines VMPS-Sensors (VMPS = Vehicle Motion and Position Sensor) 18 zugeführt werden, womit das Fahrzeug seine momentane Position und Bewegung sehr genau bestimmen kann. In verbindung mit den statischen Kartendaten 4 und dynamischen Kartendaten 5 ist eine sehr genaue Positionsbestimmung und Bahnplanung im vorausliegenden Fahrzeugumfeld mittels einer vorausgeplanten Fahrtrajektorie möglich.
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Die Eingangssignale, die der Steuerungseinrichtung 1 über die Eingangsschaltung 2 zugeführt wurden, werden an eine Berechnungseinrichtung 7 weitergeleitet. Diese Berechnungseinrichtung kann beispielsweise ein Prozessor sein, auf dem Fahrtrajektorien für das eigene Fahrzeug berechnet und vorausgeplant werden. Hierzu werden Straßenverläufe sowie Positionen von Objekten berücksichtigt, so dass eine kollisionsfreie und möglichst gefährdungsarme Fahrtrajektorie vorausgeplant wird, sowie deren fahrdynamisches Profil vorausgeplant wird. Idealerweise wird diese vorausgeplante Fahrtrajektorie sowie deren fahrdynamisches Profil an nachgelagerte Aktoren ausgegeben, die diese Information in Aktorsignale umsetzen und das Fahrzeug entlang der Fahrtrajektorie steuern. Da die Berechnung der Fahrtrajektorie in der Berechnungseinrichtung 7 oftmals keine eindeutige Lösung hat, ist es durchaus sinnvoll, mehrere mögliche Fahrtrajektorien vorauszuberechnen. Dabei ist es möglich, dass auch Fahrtrajektorien ermittelt werden, die aufgrund der Fahrphysik oder aufgrund von Sicherheitsvorgaben in dieser Form nicht umgesetzt werden sollen, da die Trajektorien nicht fahrbar sind oder nur mit einem hohen Verkehrsrisiko fahrbar sind. Um derartige Fahrtrajektorien zu erkennen und möglichst zu vermeiden, greift die Berechnungseinrichtung 7 auf eine erste Datenbank 8 sowie eine zweite Datenbank 9 zurück, die beispielsweise in Speichereinrichtungen der Steuerungseinrichtung 1 abgelegt sein können. Dabei umfasst die erste Datenbank 8 physikalische Gesetze, die die Fahrzeugbewegung beschreiben. Die zweite Datenbank 9, auf die die Berechnungseinrichtung 7 ebenfalls zugreift, beinhaltet fahrzeugspezifische Größen, womit die physikalischen Gesetze der ersten Datenbank berechnet werden können. Dabei ist es vorteilhaft, wenn Parameter des eigenen Fahrzeugs bei verschiedenen Beladungen oder bei verschiedenen fahrdynamischen Fahrmanövern hinterlegt sind und das Fahrzeug die momentan passenden Fahrparameter oder Zustandsparameter auswählt, um damit die Fahrtrajektorien zu berechnen. Dabei ist es möglich, dass Fahrtrajektorien als nicht fahrbar oder nur mit einer Verkehrsgefährdung befahrbar sind. In diesem Fall können die Fahrtrajektorien plausibilisiert werden und bei Unplausibilität ist es möglich, dass die ungeeigneten Fahrtrajektorien verworfen werden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass die unplausiblen Fahrtrajektorien so lange verändert werden, bis diese als plausible Fahrtrajektorien verifiziert wurden, beispielsweise indem Lenkradien vergrößert werden oder geplante Geschwindigkeiten verringert werden, um fahrbare und verkehrssichere Fahrtrajektorien bereitzustellen. Die von der Berechnungseinrichtung 7 am geeignetsten ausgewählte Fahrtrajektorie wird an eine Ausgangsschaltung 10 weitergeleitet, die Stellbefehle für nachgelagerte Fahrzeugaktoren 11, 12, 13, 14 ausgibt. Diese Ausgangssignale betreffen beispielsweise Steuersignale für einen Lenkaktor 11, der einen momentanen Lenkeinschlag an die Lenkungssteuerung ausgibt, um das Fahrzeug entsprechend der vorausberechneten Fahrtrajektorie zu lenken. Weiterhin ist als Ausgangssignal ein Steuersignal für einen Beschleunigungsaktor 12 vorgesehen, der beispielsweise als elektrisch ansteuerbare Drosselklappe, als elektrisch steuerbare Kraftstoffmengenzumesseinrichtung oder als Leistungstransistor einer elektrischen Antriebsmaschine ausgeführt sein kann und das Fahrzeug entsprechend dem fahrdynamischen Profil der Fahrtrajektorie beschleunigen kann. Weiterhin ist als Ausgangssignal der Ausgangsschaltung 10 der Steuerungseinrichtung 1 ein Signal für einen Verzögerungsaktor 13 vorgesehen, der beispielsweise einem elektrisch steuerbaren Bremssystem oder Verzögerungssystem zugeführt werden kann. Mittels diesem Verzögerungsaktor 13 kann das Fahrzeug gemäß dem fahrdynamischen Profil der Fahrtrajektorie verzögert werden, um die Geschwindigkeit des geregelten Fahrzeugs zu verringern und das fahrdynamische Profil des Fahrzeugs gemäß der Vorausberechnung einzustellen. Als weiteres Ausgangssignal können Signale an Signaleinrichtungen 14 ausgegeben werden, die beispielsweise die Fahrtrichtungsanzeiger ansteuern und somit dem Verkehrsumfeld bevorstehende Lenkmanöver mitteilen. Alternativ können die Signaleinrichtungen 14 auch die Bremslichter des Fahrzeugs sein und somit das Verkehrsumfeld bezüglich bevorstehender Bremsungen oder Gefahrensituationen informieren. Weiterhin ist es denkbar, dass als Signaleinrichtungen 14 die Hupe des Fahrzeugs ansteuerbar ist, so dass das Fahrzeug im Gefahrenfall sein Verkehrsumfeld durch akustische Signale warnen kann. Neben den Fahrtrichtungsanzeigern, Bremslichter oder der Hupe ist es auch möglich, dass als Signaleinrichtung 14 die Scheinwerfer des Fahrzeugs ansteuerbar sind, so dass das Fahrzeug, beispielsweise im Gefahrenfall durch Lichthupensignale sein Umfeld informieren kann.
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In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es ist wiederum die Steuerungseinrichtung 1 zu erkennen, die über eine Eingangsschaltung 2 verfügt. Der Eingangsschaltung 2 können Eingangssignale einer Umfeldsensorik 3, Eingangssignale bezüglich statischer Kartendaten 4, Eingangssignale bezüglich dynamischer Kartendaten 5 sowie Daten 6 von anderen Verkehrsteilnehmern oder einer Fahrzeuginfrastruktur zugeführt werden, wie es bezüglich 1 bereits ausgeführt wurde.
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Die der Eingangsschaltung 2 zugeführten Eingangssignale werden über eine Datenaustauscheinrichtung 15 einer Berechnungseinrichtung 16 zugeführt, die als Mikroprozessor, Signalprozessor oder als ASIC ausgeführt sein kann und in der das erfindungsgemäße Verfahren als Software abläuft. Über die Datenaustauscheinrichtung 15 sind der Berechnungseinrichtung 16 Informationen einer Speichereinrichtung 17 zuführbar. Die Speichereinrichtung 17 kann dabei in mindestens zwei Bereiche 17a und 17b unterteilt sein, wobei im Speicherbereich 17a eine erste Datenbank 8 mit physikalischen Gesetzen gespeichert ist, die der Berechnungseinrichtung 16 bereitgestellt werden. Der weitere Speicherbereich 17b beinhaltet eine zweite Datenbank 9, in der die fahrzeugspezifischen Größen abgelegt sind und ebenfalls der Berechnungseinrichtung 16 über die Datenaustauscheinrichtung 15 bereitgestellt werden. Die in der Berechnungseinrichtung 16 ermittelten Ausgangssignale werden über die Datenaustauscheinrichtung 15, die beispielsweise als internes Bus-System der Steuerungseinrichtung 1 ausgeführt sein kann, an eine Ausgangsschaltung 10 weitergeleitet. Über die Ausgangsschaltung 10 können die Ausgangssignale der nachgeordneten Aktoren wie einen Lenkaktor 11, einen Beschleunigungsaktor 12, einen Verzögerungsaktor 13 und/oder eine Signaleinrichtung 14, wie bereits bezüglich 1 beschrieben, zugeführt werden. Wie in 2 weiterhin dargestellt, kann als weiteres Ausgangssignal ein Stellsignal für eine Signaleinrichtung 14 bereitgestellt werden, wobei die Signaleinrichtung 14 beispielsweise als Fahrtrichtungsanzeiger, als Bremslicht, als Hupe oder als Scheinwerfersteuerung ausgeführt sein kann und mit entsprechenden Ausgangssignalen angesteuert wird. Hierdurch ist es wieder, ähnlich wie zu 1 beschrieben, möglich, dass das Fahrzeug entlang einer vorausberechneten Fartrajektorie mit einem vorbestimmtendynamikprofil bewegt wird und sein Fahrzeugumfeld im Bedarfsfall über bevorstehende Fahrmanöver oder Gefahrensituationen informiert.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Bestimmung der tatsächlichen Masse eines autonomen Fahrzeugs, indem beim Beschleunigen, Verzögern oder Kurvenfahren nach dem Einschaltvorgang mithilfe der Auslenkung der Stoßdämpfer des Fahrzeugs unter Verwendung der Wegmessung und des Feder-Masse-Modells die Fahrzeugmasse berechnet wird. Unter Verwendung der nun bestimmten tatsächlichen Masse des Fahrzeugs kann eine Plausibilisierung der Fahrzeugtrajektorien, ein Schutz der Fahrzeuginsassen, sowie das Erlernen von Fahrfunktionen mithilfe der hinterlegten physikalischen Gesetze noch genauer und schneller erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die hinterlegten physikalischen Gesetze der KI (künstlichen Intelligenz) verwendet um ein defektes Fahrzeug zu erkennen. Werden beispielsweise die hinterlegten Grenzwerte bestimmter physikalischer Gesetze auf dem Fahrzeug permanent überschritten, obwohl dies nicht zur gewünschten Aktuatoranschteuerung des Fahrzeugs passt, so ist von einem defekten Fahrzeug auszugehen. Das Fahrzeug versetzt sich anschließend soweit möglich selbst in einen sicheren Zustand, indem es beispielsweise selbständig an den rechten Fahrbahnrand heranfährt und über eine Car-to-X-Kommunikation, die beispielsweise ein Datendienst eines Mobilfunkanbieters sein kann, einen Notruf absetzt, sodass eine Reparatur erfolgen kann und eine Gefährdung weiterer Verkehrsteilnehmer vermieden wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Umlenkung des Fahrzeugs vor einer bevorstehen Kollision mit Hilfe der hinterlegten physikalischen Gesetze in einer Art und Weise, dass die Fahrzeuginsassen möglichst gut geschützt werden, sprich die Kräfte auf die Fahrzeuginsassen gering ausfallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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