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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges in einer Verkehrssituation, in welcher mittels einer Lichtsignalanlage eine Anzahl Fahrzeuge angezeigt wird, welche die Lichtsignalanlage in einer Grünphase passieren können.
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Aus der
DE 10 2012 111 933 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Erkennen und Interpretieren von Lichtsignalanlagen bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass die Lichtsignalanlage erkannt wird, eines von der erkannten Lichtsignalanlage angezeigtes primäres Signal erkannt wird, von ein oder mehreren sekundären Signalen in einem vorgegebenen Umfeld der erkannten Lichtsignalanlage erkannt wird bzw. erkannt werden und das primäre Signal unter Berücksichtigung von erkannten sekundären Signalen interpretiert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein Verfahren zum Betrieb eines automatisiert fahrenden Fahrzeuges in einer Verkehrssituation, in welcher mittels einer Lichtsignalanlage eine Anzahl Fahrzeuge angezeigt wird, welche die Lichtsignalanlage in einer Grünphase passieren können, sieht erfindungsgemäß vor, dass die angezeigte Anzahl anhand erfasster Bildsignale einer fahrzeugseitigen Kamera erkannt wird und eine Anzahl sich vor dem Fahrzeug befindender weiterer Fahrzeuge anhand erfasster Signale zumindest eines radarbasierten Sensors ermittelt wird. Weiterhin wird ermittelt, ob die Anzahl der weiteren Fahrzeuge größer oder gleich der mittels der Lichtsignalanlage angezeigten Anzahl ist und das Fahrzeug bei gleicher oder größerer Anzahl der weiteren Fahrzeuge derart gesteuert wird, dass es die Lichtsignalanlage in einer momentan angezeigten Grünphase nicht passiert.
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Durch Anwendung des Verfahrens ist es möglich, eine Verkehrssituation mit einer Zuflussregelung, bei welcher die Anzahl passierender Fahrzeuge begrenzt ist, mittels eines im automatisierten Fahrbetrieb fahrenden Fahrzeuges zu bewältigen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Verkehrssituation mit einem vor einem Fahrzeug an einer Lichtsignalanlage mit Zuflussregelung stehenden weiteren Fahrzeug,
- 2 schematisch eine Verkehrssituation mit zwei vor dem Fahrzeug an einer Lichtsignalanlage mit Zuflussregelung stehenden weiteren Fahrzeugen,
- 3 schematisch ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Zuflussregelung und der vor dem Fahrzeug fahrenden oder stehenden weiteren Fahrzeuge,
- 4 schematisch ein in seiner Fahrspur Schlängellinie fahrendes Fahrzeug zur Erfassung der vor ihm stehenden oder fahrenden weiteren Fahrzeuge und
- 5 schematisch eine Vorrichtung zur Bewältigung einer Verkehrssituation mit Zuflussregelung im automatisierten Fahrbetrieb eines Fahrzeuges.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein im automatisierten Fahrbetrieb fahrendes Fahrzeug 1 und ein weiteres Fahrzeug 2, die an einer Lichtsignalanlage 3 mit einer Anzeigeeinheit 4 zur Zuflussregelung stehen, um die Lichtsignalanlage 3 demnächst passieren zu können.
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Die Zuflussregelung erfolgt durch die Anzeigeeinheit 4, auf welcher vergleichsweise weit sichtbar eine Anzahl A abgebildet ist, wobei mittels der Anzahl eine Anzahl von Fahrzeugen 1, 2 vorgegeben wird, die die Lichtsignalanlage 3 bei ihrer nächsten Grünphase passieren kann. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in 2 wird mittels der Anzeigeeinheit 4 eine „2“ als Anzahl A angezeigt.
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Im automatisierten Fahrbetrieb fahrende Fahrzeuge 1 werden im Straßenverkehr zunehmend eine Rolle spielen.
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Ein Verkehrsfluss wird an vergleichsweise vielen Kreuzungen und Auffahrten mittels jeweils einer Lichtsignalanlage 3 geregelt, wobei es von diesen unterschiedliche Ausprägungen gibt. Dazu ist es erforderlich, bei einer Auslegung einer Umgebungserfassung und deren Interpretation in einem solchen automatisiert fahrenden Fahrzeug 1, Rechnung zu tragen.
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Die allgemein bekannte und am weitesten verbreite Lichtsignalanlage 3 weist 3 Zustände auf, wobei der jeweilige Zustand mittels einer Farbe kodiert ist. Rot kodiert den Zustand „Durchfahrt verboten“, mittels Gelb wird der Zustand kodiert, dass darauffolgend Rot angezeigt wird und mittels Grün wird der Zustand „Durchfahrt gestattet“ kodiert.
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Zudem gibt es Lichtsignalanlagen 3 mit einer Anzeigeeinheit 4 zur Zuflussregelung, wie u. a. in 1 gezeigt ist. Zielsetzung einer solchen Lichtsignalanlage 3 mit Zuflussregelung ist es, einen Verkehrsfluss zu harmonisieren.
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Wie oben beschrieben, wird mittels der Anzeigeeinheit 4 zur Zuflussregelung eine „2“ als Anzahl A angezeigt.
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Gemäß 1 ist es dem Fahrzeug 1, vor dem sich nur ein weiteres Fahrzeug 2 befindet, die „2“ als Anzahl A also unterschritten ist, bei einer nächsten Grünphase der Lichtsignalanlage 3 erlaubt, diese zu passieren und eine Haltelinie H zu überfahren.
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In einem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel zeigt die Anzeigeeinheit 4 der Lichtsignalanlage 3 auch eine „2“ als Anzahl A an, wobei sich vor dem Fahrzeug 1 zwei weitere Fahrzeuge 2 befinden, so dass es dem Fahrzeug 1 bei der nächsten Grünphase der Lichtsignalanlage 3 nicht erlaubt ist, diese zu passieren.
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Wird also ermittelt, dass die Anzahl der vor dem Fahrzeug 1 stehenden weiteren Fahrzeuge 2 größer oder gleich der mittels der Anzeigeeinheit 4 angezeigten Anzahl A ist, wird das automatisiert fahrende Fahrzeug 1 derart gesteuert, dass dieses an der Lichtsignalanlage 3 stehenbleibt und die Haltelinie H nicht überfährt.
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Insbesondere wird die mittels der Anzeigeeinheit 4 angezeigte Anzeige A zur Zuflussregelung mittels im Fahrzeug 1 vorhandener Vorlagen ermittelt, wobei dies eine vergleichsweise effiziente und nicht von einer externen Bandbreite und/oder einer Rechenleistung abhängiges Erfassen der Anzahl A ermöglicht. Kann die mittels der Anzeigeeinheit 4 angezeigte Anzahl A nicht erkannt werden, so wird immer eine Anzahl A von „1“ angenommen.
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3 zeigt das automatisiert fahrende Fahrzeug 1 mit einer Vorrichtung zur Erfassung der Zuflussregelung und der vor dem Fahrzeug 1 fahrenden oder stehenden weiteren Fahrzeuge 2.
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Die Vorrichtung umfasst eine Kamera 5, deren Erfassungsbereich E vor das Fahrzeug 1 gerichtet ist, zumindest einen radarbasierten Sensor 6, dessen Erfassungsbereich E ebenfalls vor das Fahrzeug 1 gerichtet ist und eine Steuereinheit 7, welcher erfasste Bildsignale der Kamera 5 und erfasste Signale des radarbasierten Sensors 6 zur Verarbeitung und Auswertung zugeführt werden.
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Insbesondere sind die Kamera 5 und der radarbasierte Sensor 6 Erfassungseinheiten einer Umgebungssensorik des Fahrzeuges 1, die zudem, und insbesondere zum automatisierten Fahrbetrieb des Fahrzeuges 1, zusätzlich zumindest einen nicht gezeigten lidarbasierten und zumindest einen nicht gezeigten ultraschallbasierten Sensor umfassen kann. Dabei können diese zusätzlichen Sensoren auch zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden.
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Insbesondere anhand erfasster Bilddaten der Kamera 5 wird die Lichtsignalanlage 3 mit der Anzeigeeinheit 4 zur Zuflussregelung detektiert, wobei anhand erfasster Signale des radarbasierten Sensors 6 die dem Fahrzeug 1 vorausfahrenden weiteren Fahrzeuge 2 detektiert werden.
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Mittels der Kamera 5 werden also Bilddaten in Bezug auf einen Bereich vor dem Fahrzeug 1 erfasst, wobei in Bezug auf eine erforderliche Verarbeitung der Bilddaten anhand von Kartendaten ermittelt werden kann, dass die Lichtsignalanlage 3 eine Anzeigeeinheit 4 zur Zuflussregelung aufweist.
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Alternativ oder zusätzlich werden die Anzeigeeinheit 4 und die angezeigte Anzahl A mittels Verarbeitung der erfassten Bilddaten der Kamera 5 ermittelt.
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Eine Zuflussregelinformation, also die mittels der Anzeigeeinheit 4 angezeigte Anzahl A, wird mittels der Verarbeitung der Bilddaten erfasst und semantisch analysiert, wobei die Anzahl erlaubter Grünphasen-Durchfahrten gelesen wird.
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Zudem wird während einer aktuellen Grünphase der Lichtsignalanlage 3 erfasst, wieviel weitere Fahrzeuge 2 sich zwischen dem Fahrzeug 1 und der Lichtsignalanlage 3 befinden bzw. wieviel Fahrzeuge 2 die Lichtsignalanlage 3 und die Haltelinie H während der aktuellen Grünphase passiert haben.
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Im Fall, dass die mittels der Anzeigeeinheit 4 angezeigte Anzahl A größer oder gleich der Anzahl der weiteren Fahrzeuge 2 vor dem Fahrzeug 1 ist, wird diese Information bei einer Trajektorieplanung des Fahrzeuges 1 berücksichtigt und einer Steuerung des Fahrzeuges 1 zugrunde gelegt, so dass das Fahrzeug 1 die Lichtsignalanlage 3 nicht passiert. Das Fahrzeug 1 wartet somit bis zur nächsten Grünphase, wie 2 zeigt.
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Wird ermittelt, dass diese Anzahl der weiteren Fahrzeuge 2 kleiner ist als die angezeigte Anzahl A, so wird das Fahrzeug 1 derart gesteuert, dass dieses die Lichtsignalanlage 3 in der aktuellen Grünphase passieren kann, wie in 1 dargestellt ist.
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In einer dynamischen Phase wird während der aktuellen Grünphase der Lichtsignalanlage 3 fortlaufend erfasst, wieviel weitere Fahrzeuge 2 eine Haltelinie H bereits überfahren haben.
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Für eine Bestimmung der dem Fahrzeug 1 vorausfahrenden weiteren Fahrzeuge 2 oder der vor dem Fahrzeug 1 stehenden weiteren Fahrzeuge 2 ist eine Erfassung der vorausfahrenden und stehenden weiteren Fahrzeuge 2 mit vergleichsweise hoher Konfidenz und anhand erfasster Signale von mehr als einer Erfassungseinheit des Fahrzeuges 1 erforderlich.
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Insbesondere ist ein Zählen vorausfahrender, relevanter weiterer Fahrzeuge 2 oftmals nur anhand erfasster Signale des radarbasierten Sensors 6 möglich, da insbesondere die Erfassung anhand erfasster Bildsignale der Kamera 5 unter sogenannter Abschattung leidet.
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Handelt es sich bei dem Fahrzeug 1 um ein Nutzfahrzeug, bei welchem die Erfassungseinheiten der Umgebungssensorik üblicherweise höher angeordnet sind als bei einem Personenkraftwagen, so ist die Bestimmung der Anzahl der weiteren Fahrzeuge 2 vor dem Fahrzeug 1 auch anhand erfasster Signale weiterer optischer Erfassungseinheiten möglich, es sei denn, dass sich vor dem Fahrzeug 1 auch ein Nutzfahrzeug mit zumindest höher liegendem Aufbau befindet, so dass eine Sicht der Erfassungseinheiten der Umgebungssensorik des Fahrzeuges 1 eingeschränkt ist.
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Liegt dem Fahrzeug 1 und den sich vor diesem befindenden weiteren Fahrzeugen 2 eine Kurve voraus, so ist ein Erfassen dieser weiteren Fahrzeuge 2, insbesondere anhand erfasster Signale mehrerer Erfassungseinheiten der Umgebungssensorik des Fahrzeuges 1 mit vergleichsweise hoher Konfidenz möglich.
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Ein in 5 näher dargestelltes Planungsmodul 8 veranlasst in einer vermessungstechnisch problematischen Situation zur Erfassung der sich vor dem Fahrzeug 1 befindenden weiteren Fahrzeuge 2, z. B. bei geradem Fahrspurverlauf bis zur Lichtsignalanlage 3 mit Zuflussregelung, Abschattung weiterer Fahrzeuge 2 durch zumindest ein weiteres Fahrzeug 2 und/oder verhältnismäßig schwache Reflexion gesendeter radarbasierter Signale, eine vermessungsoptimierende Trajektorie T des Fahrzeuges 1, wie in 4 näher dargestellt ist.
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Dabei wird die vermessungsoptimierende Trajektorie T derart ermittelt, dass das Fahrzeug 1 innerhalb seiner Fahrspur F, ohne Gefährdung weiterer Verkehrsteilnehmer, vergleichsweise leicht hin- und herfährt, so dass den Erfassungseinheiten, insbesondere der Kamera 5 und dem radarbasierten Sensor 6, ermöglicht wird, an sich unmittelbar vor dem Fahrzeug 1 befindenden weiteren Fahrzeugen 2 vorbeizuschauen, um weiter vorn befindliche weitere Fahrzeuge 2 zu erfassen. Durch ein derartiges Schlängellinienfahren kann eine Erfassungsalgorithmik unterstützt und die Konfidenz für die Bestimmung der Anzahl sich vor dem Fahrzeug 1 befindender weiterer Fahrzeuge 2 erhöht werden.
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Auch im manuellen Fahrbetrieb eines Fahrzeuges 1 fährt ein Fahrzeugnutzer in bestimmten Situationen Schlängellinien, um die Situation vor ihm besser zu erfassen.
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5 zeigt eine Vorrichtung zur Bewältigung einer solchen Verkehrssituation mit Zuflussregelung im automatisierten Fahrbetrieb eines Fahrzeuges 1.
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Die Vorrichtung umfasst die Kamera 5, den radarbasierten Sensor 6 sowie nicht näher dargestellte andere geeignete Erfassungseinheiten der Umgebungssensorik, die Steuereinheit 7, die ein Bildverarbeitungsmodul 9 mit einem Lichtsignalanlagen-Erkennungsmodul 10, ein Modul 11 zur Fusion und Lokalisierung und das Planungsmodul 8 mit einem Situations-Analyse-Planungsmodul 12, welches ein Zuflussinterpretationsmodul 13 und einen Trajektoriengenerator 14 aufweist.
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Die Steuereinheit 7 ist zudem mit einer Aktuatorik 15 zur Steuerung einer Lenkung, eines Bremsregelsystems, eines Antriebsstranges etc. des Fahrzeuges 1, insbesondere signaltechnisch verbunden.
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Die von der Kamera 5 erfassten Bilddaten werden dem Bildverarbeitungsmodul 9 und dem Lichtsignalanlagen-Erkennungsmodul 10 zugeführt, wobei die erfassten Bilddaten zudem mit einer digitalen Karte K, die mit einer satellitengestützten Positionsbestimmungseinheit 16 zur Ermittlung einer momentanen Position des Fahrzeuges 1 verbunden ist, abgeglichen werden. Anhand der Bilddaten und Informationen der digitalen Karte K wird ermittelt, ob die Zuflussregelung der Lichtsignalanlage 3 und diese selbst in der digitalen Karte K hinterlegt sind.
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Mittels des Lichtsignalanlagen-Erkennungsmoduls 10 werden also die Bilddaten der Kamera 5 dahingehend ausgewertet, ob in den Bilddaten eine Lichtsignalanlage 3 und eine Zuflussregelungsinformation detektiert werden können.
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Die von dem radarbasierten Sensor 6 und den anderen Erfassungseinheiten erfassten Signale werden dem Modul 11 zur Fusion und Lokalisierung zugeführt. In dem Modul 11 zur Fusion und Lokalisierung werden die erfassten Signale in Bezug auf die Erfassung sich vor dem Fahrzeug 1 befindender weiterer Fahrzeuge 2 ausgewertet und deren Anzahl ermittelt.
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Ermittelte Informationen der digitalen Karte K und des Moduls 11 zur Fusion und Lokalisierung werden dem Situations-Analyse-Planungsmodul 12 sowie dem Zuflussinterpretationsmodul 13 zugeführt, wobei ermittelte Daten des Lichtsignalanlagen-Erkennungsmoduls 10 ebenfalls dem Zuflussinterpretationsmodul 13 zugeführt werden.
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Insbesondere wird mittels des Zuflussinterpretationsmoduls 13 ermittelt, ob eine Zuflussregelung, d. h. eine Anzeigeeinheit 4 mit angezeigter Anzahl A, vorhanden ist. Ist keine Zuflussregelung vorgegeben, erfolgt ein Passieren der Lichtsignalanlage 3 wie gewöhnlich in Abhängigkeit der mittels der Lichtsignalanlage 3 angezeigten Zustände.
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Im Fall, dass eine Zuflussregelung vorhanden ist und die Lichtsignalanlage 3 eine Grünphase als Zustand anzeigt, wird ermittelt, ob die mittels der Anzeigeeinheit 4 angezeigte Anzahl A kleiner ist als die sich vor dem Fahrzeug 1 befindende Anzahl weiterer Fahrzeuge 2. Wird ermittelt, dass die Anzahl der weiteren Fahrzeuge 2 kleiner ist als die angezeigte Anzahl A, kann das Fahrzeug 1, wie gewöhnlich, die Lichtsignalanlage 3 in deren Grünphase passieren.
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Wird ermittelt, dass die Anzahl der weiteren Fahrzeuge 2 vor dem Fahrzeug 1 größer ist als die angezeigte Anzahl A zur Zuflussregelung, wird das Fahrzeug 1 gestoppt, als wenn die Lichtsignalanlage 3 Rot zeigen würde.
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In Bezug auf die weiteren Fahrzeuge 2 vor dem Fahrzeug 1 wird bei der Ermittlung, ob die Anzahl der weiteren Fahrzeuge 2 kleiner ist als die angezeigte Anzahl A bestimmt, ob die Konfidenz einer Messung der vorausfahrenden weiteren Fahrzeuge 2 hoch genug ist. Ist dies der Fall, erfolgt keine Änderung einer Trajektorie T des Fahrzeuges 1.
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Ist die Konfidenz der Ermittlung der Anzahl der weiteren Fahrzeuge 2 vergleichsweise niedrig, wird mittels des Trajektoriengenerators 14 die vermessungsoptimierende Trajektorie T zur Erfassung der Anzahl der weiteren Fahrzeuge 2 vor dem Fahrzeug 1 ermittelt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- weiteres Fahrzeug
- 3
- Lichtsignalanlage
- 4
- Anzeigeeinheit
- 5
- Kamera
- 6
- radarbasierter Sensor
- 7
- Steuereinheit
- 8
- Planungsmodul
- 9
- Bildverarbeitungsmodul
- 10
- Lichtsignalanlagen-Erkennungsmodul
- 11
- Module
- 12
- Situations-Analyse-Planungsmodul
- 13
- Zuflussinterpretationsmodul
- 14
- Trajektoriengenerator
- 15
- Aktuatorik
- 16
- Positionsbestimmungseinheit
- A
- Anzahl
- E
- Erfassungsbereich
- F
- Fahrspur
- H
- Haltelinie
- K
- Karte
- T
- Trajektorie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012111933 A1 [0002]