DE102019206847A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs - Google Patents
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Abstract
Verfahren (300) und Vorrichtung (100) zum Betreiben (350) eines automatisierten Fahrzeugs (200), umfassend einen Schritt des Empfangens (310) einer Position (201) des automatisierten Fahrzeugs (200), einen Schritt des Bereitstellens (320) einer Karte, abhängig von der Position (201), einen Schritt des Empfangens (330) von Umgebungsdatenwerten, welche eine Umgebung (210) des automatisierten Fahrzeugs (200) repräsentieren, abhängig von der Position (201), einen Schritt des Erstellens (340) eines Umfeldmodells, abhängig von der Umgebung (210), basierend auf der Karte, und einen Schritt des Betreibens (350) des automatisierten Fahrzeugs (200), abhängig von dem Umfeldmodell.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs mit einem Schritt des Empfangens einer Position des automatisierten Fahrzeugs, einem Schritt des Bereitstellens einer Karte, einem Schritt des Empfangens von Umgebungsdatenwerten, einem Schritt des Erstellens eines Umfeldmodells und einem Schritt des Betreibens des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von dem Umfeldmodell.
- Offenbarung der Erfindung
- Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs umfasst einen Schritt des Empfangens einer Position des automatisierten Fahrzeugs, einen Schritt des Bereitstellens einer Karte, abhängig von der Position, und einen Schritt des Empfangens von Umgebungsdatenwerten, welche eine Umgebung des automatisierten Fahrzeugs repräsentieren, abhängig von der Position. Das Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt des Erstellens eines Umfeldmodells, abhängig von der Umgebung, basierend auf der Karte, und einen Schritt des Betreibens des automatisierten Fahrzeugs, abhängig von dem Umfeldmodell.
- Unter einem automatisierten Fahrzeug ist ein Fahrzeug, welches gemäß einem der SAE-Level
1 bis5 (siehe Norm SAE J3016) ausgebildet ist, zu verstehen. - Unter einem Betreiben des automatisierten Fahrzeugs ist beispielsweise das Bestimmen einer Trajektorie für das automatisierte Fahrzeug und/oder das Abfahren der Trajektorie mittels einer automatisierten Quer- und/oder Längssteuerung und/oder das Ausführen sicherheitsrelevanter Fahrfunktionen, wie beispielsweise einem Ausgeben eines Warnsignals (beispielsweise an einen Insassen des automatisierten Fahrzeugs), zu verstehen.
- Unter einer Karte ist beispielsweise eine digitale Karte zu verstehen, welche in Form von (Karten-) Datenwerten auf einem Speichermedium vorliegt. Die Karte ist beispielsweise derart ausgebildet, dass eine oder mehrere Kartenschichten umfasst werden, wobei eine Kartenschicht beispielsweise eine Karte aus der Vogelperspektive (Verlauf und Position von Straßen, Gebäuden, Landschaftsmerkmalen, etc.) zeigt. Dies entspricht beispielsweise einer Karte eines Navigationssystems. Eine weitere Kartenschicht umfasst beispielsweise eine Radarkarte, wobei die Umgebungsmerkmale, welche von der Radarkarte abgebildet werden, mit einer Radarsignatur hinterlegt sind. Eine weitere Kartenschicht umfasst beispielsweise eine Lidarkarte, wobei Umgebungsmerkmale, welche von der Lidarkarte abgebildet werden, mit einer Lidarpunktwolke und/oder -objekten hinterlegt sind. Eine weitere Kartenschicht umfasst beispielsweise eine Videokarte, wobei Umgebungsmerkmale, welche von der Videokarte abgebildet werden, mit von einem Videosensor erkennbaren Objekten hinterlegt sind.
- Unter einer Umgebung des Fahrzeugs ist beispielsweise wenigstens ein Bereich zu verstehen, welche mittels einer Umfeldsensorik erfasst werden kann. Unter einer Umgebung kann auch ein Straßenabschnitt und/oder größere Bereiche (Ortsteile, Regionen, etc.) zu verstehen sein.
- Unter einem Umfeldmodell ist beispielsweise eine erweiterte Karte zu verstehen, welche zusätzlich zu einem Straßenverlauf, etc. aktuell in der Umgebung vorhandene Objekte, welche beispielsweise nur für eine begrenzte Dauer in der Umgebung vorhanden sind, umfasst. Darunter sind beispielsweise Objekte zu verstehen, welche allgemein Einfluss auf das Betreiben des automatisierten Fahrzeugs haben, also dazu führen, dass eine Geschwindigkeit angepasst und/oder eine Anpassung einer Trajektorie (hier beispielhaft: ein Ausweichmanöver) vorgenommen und/oder sonstige Anpassungen vorgenommen werden müssen.
- Das erfindungsgemäße Verfahren löst vorteilhafterweise die Aufgabe, ein sicheres Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs sowie eine Erhöhung der Sicherheit im Straßenverkehr allgemein bereitzustellen. Gerade eine sich ständig ändernde Umgebung stellt eine große Herausforderung an die Sicherheit beim Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs sowohl für das Fahrzeug selbst als auch die Umgebung dieses Fahrzeugs dar. Diese Aufgabe wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gelöst, indem zum Betreiben des Fahrzeugs ein Umfeldmodell verwendet wird, welches erfindungsgemäß sowohl eine Karte als auch aktuelle Umgebungsdatenwerte, welche eine aktuelle Umgebung des automatisierten Fahrzeugs repräsentieren, verwendet werden. Dadurch können auch gegebenenfalls kurzfristig aufgetretene Veränderungen, wie beispielsweise eine Baustelle und/oder ein liegengebliebenes Fahrzeug und/oder sich schnell ändernde Wetterverhältnisse, etc., berücksichtigt werden.
- Vorzugsweise erfolgt das Empfangen der Umgebungsdatenwerte, indem diese vorab von einer Infrastruktursensorik angefordert werden.
- Unter einer Infrastruktursensorik ist beispielsweise die oben genannte Umfeldsensorik zu verstehen, wobei diese Umfeldsensorik von einer Infrastruktureinrichtung wie beispielsweise einer Straßenlaterne und/oder einem Verkehrszeichen und/oder einer Leitplanke und/oder weiterer Infrastruktureinrichtungen umfasst wird. In einer möglichen Ausführungsform kann auch mehr als eine Infrastruktursensorik verwendet werden und/oder eine Infrastruktureinrichtung mehr als eine Umfeldsensorik, welche wenigstens teilweise dieselbe Umgebung erfassen, umfassen.
- Unter einer Umfeldsensorik ist beispielsweise wenigstens ein Video- und/oder wenigstens ein Radar- und/oder wenigstens ein Lidar- und/oder wenigstens ein Ultraschall- und/oder wenigstens ein weiterer Sensor zu verstehen, welche dazu ausgebildet ist, eine Umgebung des automatisierten Fahrzeugs, insbesondere in Form von Umgebungsdatenwerten, zu erfassen. In einer Ausführungsform umfasst die Umfeldsensorik beispielsweise zusätzlich Auswertemittel (Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte, Software), welche dazu ausgebildet sind, die Umgebungsdatenwerte auszuwerten und so beispielsweise einzelne Objekte in der Umgebung des automatisierten Fahrzeugs zu erfassen und/oder zu bestimmen.
- Hierin zeigt sich der Vorteil, dass für jede Umgebung, welche eine entsprechende Umfeldsensorik umfasst, schnell und zuverlässig ein aktuelles Umfeldmodell erstellt und entsprechend zum Betreiben des automatisierten Fahrzeugs verwendet werden kann.
- Vorzugsweise umfasst das Betreiben, abhängig von dem Umfeldmodell, ein Bestimmen und/oder Abfahren einer Trajektorie in der Umgebung.
- Unter einem Abfahren der Trajektorie ist beispielsweise ein Fahren des automatisierten Fahrzeugs mittels einer automatisierten Quer- und/oder Längssteuerung entlang der Trajektorie zu verstehen. Weiterhin ist unter einem Betreiben zusätzlich oder alternativ beispielsweise das Ausführen sicherheitsrelevanter Fahrfunktionen, wie beispielsweise einem Ausgeben eines Warnsignals (beispielsweise an einen Insassen des automatisierten Fahrzeugs), zu verstehen.
- Hierin zeigt sich der Vorteil, dass eine aktive Verkehrssteuerung, gegebenenfalls auch mehrerer oder idealerweise sogar aller (automatisierten) Fahrzeuge in einer entsprechenden Umgebung bzw. in einem entsprechenden Bereich, angewendet und somit eine erhöhte Verkehrssicherheit bereitgestellt werden kann.
- Vorzugsweise umfasst das Umfeldmodell wenigstens ein Hindernis und/oder einen Straßenzustand und/oder wenigstens ein weiteres Fahrzeug.
- Unter einem Hindernis ist beispielsweise ein Gegenstand (Baustelle, verlorene Gegenstände anderer Fahrzeuge, etc.) oder Verkehrsteilnehmer (Radfahrer, Fußgänger, etc.) zu verstehen, welcher wenigstens teilweise derart einen Verkehrsweg, welche das automatisierte Fahrzeug benutzt, verengt und/oder sperrt, dass eine Anpassung einer Trajektorie notwendig wird. Unter einem Straßenzustand ist beispielsweise ein baulicher Zustand einer Straße (Schlaglöcher, Risse, allgemeine Beschaffenheit [Asphalt, Schlamm, Gras, Rollsplit, etc.]) und/oder ein wetterbedingter Zustand der Straße (trocken, nass, glatt, vereist, etc.) und/oder weitere Zustände zu verstehen. Unter wenigstens einem weiteren Fahrzeug ist beispielsweise ein Fahrzeug zu verstehen, welches dem automatisierten Fahrzeug entgegenkommt und/oder sich derart langsam in dieselbe Fahrrichtung bewegt, dass ein Überholmanöver notwendig wird und/oder sonstige Fahrzeuge, welche beispielsweise ein Sicherheitsrisiko für automatisierte Fahrzeug darstellen können, zu verstehen.
- Hierin zeigt sich der Vorteil, dass die Verkehrssicherheit weiter erhöht wird, da insbesondere die Objekte besondere Beachtung finden, welche zu einem erheblichen Sicherheitsrisiko beim Betreiben des automatisierten Fahrzeugs führen können.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung, insbesondere eine Recheneinheit, ist dazu eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens gemäß einem der Verfahrensansprüche auszuführen.
- In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Recheneinheit (Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte) sowie eine geeignete Software (Computerprogramm) um das Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche auszuführen. In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung eine Sende- und/oder Empfangseinheit, welche beispielsweise dazu ausgebildet ist, (Karten-) Datenwerte und/oder Anweisungen zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs - mit einem Fahrzeug und/oder externen Server bzw. einer Cloud - auszutauschen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung als Server bzw. Cloud (also einem Verbund von Servern bzw. Recheneinheiten) - ausgebildet.
- Weiterhin wird ein Computerprogramm beansprucht, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche zum Betreiben des automatisierten Fahrzeugs auszuführen.
- Weiterhin wird ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, beansprucht.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung aufgeführt.
- Figurenliste
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahren; -
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens; und -
3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Ablaufdiagramms. - Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens300 zum Betreiben350 eines automatisiertes Fahrzeugs200 , welches sich hier rein beispielhaft einer Verkehrskreuzung nähert und nach links, beispielsweise aufgrund einer Vorgabe eines Insassen, abbiegen soll. - Das Verfahren
300 startet nun beispielsweise, indem das automatisierte Fahrzeug eine Unterstützung seitens der Vorrichtung100 anfordert und hierzu wenigstens seine Position201 an die Vorrichtung100 überträgt. Die Position201 wird seitens des automatisierten Fahrzeugs200 beispielsweise mittels einer Lokalisierungseinrichtung (Navigationssystem, etc.) in Form von einer GPS-Positionen in GNSS-Koordinaten bestimmt und bezieht sich beispielsweise auf eine bestimmte Stelle des automatisierten Fahrzeugs200 . - Die Vorrichtung
100 empfängt diese Position201 und stellt anschließend eine Karte, abhängig von der Position201 bereit. Darunter ist zu verstehen, dass die Vorrichtung100 beispielsweise eine oder mehrere Karten (auf einem Speichermedium) umfasst und wenigstens einen relevanten Kartenausschnitt, bezogen auf die Position201 , zum Ausführen des Verfahrens300 lädt. In einer Ausführungsform ist unter einem Bereitstellen320 der Karte beispielsweise zu verstehen, dass die Karte von einem, eraltiv zur Vorrichtung100 , externen Server angefordert und heruntergeladen wird. - Weiterhin fordert die Vorrichtung
100 Umgebungsdatenwerte, welche eine Umgebung210 des automatisierten Fahrzeugs200 repräsentieren, abhängig von der Position201 , beispielsweise von wenigstens einer - hier rein beispielhaft zwei - Infrastruktursensorik an und empfängt diese Umgebungsdatenwerte anschließend. Dazu umfasst die Infrastruktursensorik beispielsweise eine Sende- und/oder Empfangseinheit oder ist mit einer Sende- und/oder Empfangseinheit zum Übertragen von Umgebungsdatenwerten verbunden. - Anschließend erstellt die Vorrichtung
100 , abhängig von der Umgebung210 und basierend auf der Karte, ein Umfeldmodell und stellt dieses anschließend zum Betreiben350 des automatisierten Fahrzeugs200 , abhängig von dem Umfeldmodell, zur Verfügung. Darunter ist beispielsweise zu verstehen, dass das Verfahren300 endet, indem wenigstens eine Fahranweisung zum Betreiben350 in Form von Datenwerten bzw. in Form eines Datensignals an das automatisierte Fahrzeug200 übertragen wird. Diese Fahranweisung umfasst beispielsweise eine Trajektorie205 und/oder eine oder mehrere verschiedene Geschwindigkeitsvorgaben entlang dieser Trajektorie205 . - Beispielsweise umfasst die Umgebung
210 im Zeitraum, in dem sich das automatisierte Fahrzeug200 der Umgebung nähert und/oder diese Umgebung durchfährt, einen Straßenzustand212 (ausgelaufenes Öl, Eis, stehendes aufgrund Regen, Rollsplit, etc.), welcher es aus sicherheitsrelevanten Aspekten notwendig macht, die normalerweise verwendete Geschwindigkeit zu reduzieren, damit das automatisierte Fahrzeugs200 sicher die hier rein beispielhaft angedeutete Linkskurve sicher - also ohne dass das automatisierte Fahrzeug200 und/oder beispielsweise ein Insasse des automatisierten Fahrzeugs200 zu gefährden - zu passieren. Dazu umfasst die Vorrichtung100 beispielsweise Geschwindigkeitsvorgaben in Form von Tabellen, welche abhängig von vorgegebenen Straßenzuständen212 maximal verwendet werden sollen. - In der hier rein beispielhaft gezeigten Ausführungsform wird mehr als eine Infrastruktursensorik
220 verwendet, um die Umgebung210 in Form von Umgebungsdatenwerten zu erfassen. Dies kann beispielsweise aufgrund der unterschiedlichen Ausgestaltungsform der jeweiligen Sensorik (Radar und Video, Radar und Lidar, etc.) und/oder aufgrund einer unterschiedlichen Reichweite und/oder aufgrund einer unterschiedlichen Auflösung und/oder aufgrund einer unterschiedlichen Anbringungshöhe bzw. einem unterschiedlichen Blickwinkel auf die Umgebung210 dazu verwendet werden, um eine bessere bzw. detaillierte bzw. genauere Beschreibung - beispielsweise die Ausdehnung und/oder Beschaffenheit des entsprechenden Straßenzustands betreffend - zu erreichen. Dies führt bezüglich der Vorrichtung100 anschließend beispielsweise dazu, dass ein exakteres bzw. vollständigeres Umfeldmodell erstellt werden kann, was wiederum eine exaktere bzw. vollständigere Vorgabe zum Betreiben350 des automatisierten Fahrzeugs200 ermöglicht. -
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens300 zum Betreiben350 eines automatisiertes Fahrzeugs200 , welches sich hier rein beispielhaft entlang eines Verkehrsweges bewegt, wobei sich das automatisierte Fahrzeug200 einem Hindernis211 nähert und zeitgleich wenigstens ein weiteres Fahrzeug213 entlang dieses Verkehrsweges entgegenkommt, wobei das Hindernis211 und das wenigsten eine weitere Fahrzeug213 mittels einer Infrastruktursensorik220 erfasst und somit von der Vorrichtung100 empfangen werden. - Nach dem zudem eine Position
201 des automatisierten Fahrzeugs200 empfangen und eine Karte, abhängig von der Position201 , bereitgestellt wurde (siehe auch Beschreibung zu1 ), wird anschließend ein Umfeldmodell, abhängig von der Umgebung210 und basierend auf der Karte, erstellt. - Anschließend erfolgt beispielsweise das Betreiben
350 des automatisierten Fahrzeugs200 , indem unter anderem - abhängig von dem Umfeldmodell - eine Trajektorie205 sowie eine entsprechende Geschwindigkeit zum Abfahren durch das automatisierte Fahrzeug200 bestimmt wird. Hierbei wird die Trajektorie205 und/oder die Geschwindigkeit beispielsweise derart bestimmt, dass das automatisierte Fahrzeug200 sowohl das Hindernis211 passiert, es zu keiner Kollision mit dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug213 kommt und trotzdem kein Stillstand des automatisierten Fahrzeugs200 herbeigeführt wird. Dies kann zum einen erreicht werden, indem die Geschwindigkeit derart verringert wird, dass das wenigstens eine weitere Fahrzeug213 das Hindernis211 zuerst passiert oder zum anderem indem die Geschwindigkeit derart erhöht wird, dass das automatisierte Fahrzeugs200 das Hindernis211 zuerst passiert. - Das Bestimmen
351 der Trajektorie205 , abhängig von dem Umfeldmodell, basiert hierbei beispielsweise auf der Geschwindigkeit des wenigstens einen weiteren Fahrzeugs213 sowie einem ersten Abstand zwischen Hindernis211 und dem automatisierten Fahrzeug200 und/oder einem zweiten Abstand zwischen Hindernis211 und dem wenigstens einen weiteren Fahrzeug213 . -
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahren300 zum Betreiben350 eines automatisierten Fahrzeugs200 . - In Schritt
301 startet das Verfahren300 . - In Schritt
310 wird eine Position201 des automatisierten Fahrzeugs200 empfangen. - In Schritt
320 wird eine Karte, abhängig von der Position201 , bereitgestellt. - In Schritt
330 werden Umgebungsdatenwerte, welche eine Umgebung210 des automatisierten Fahrzeugs200 repräsentieren, abhängig von der Position201 , empfangen. - In Schritt
340 wird ein Umfeldmodell, abhängig von der Umgebung210 , basierend auf der Karte, erstellt. - In Schritt
350 wird das automatisierte Fahrzeug200 , abhängig von dem Umfeldmodell, betrieben. - In einer möglichen Ausführungsform umfasst Schritt
350 beispielsweise Schritt351 und Schritt352 . - In Schritt
351 wird eine Trajektorie205 , welche insbesondere für das automatisierte Fahrzeug200 zum (sicheren) Abfahren der Umgebung210 geeignet ist, bestimmt. - In Schritt
352 wird diese vorab bestimmte Trajektorie205 von dem automatisierten Fahrzeug200 angefahren. - In Schritt
360 endet das Verfahren300 . In einer möglichen Ausführungsform endet das Verfahren360 beispielsweise damit, dass die Vorrichtung100 zusätzlich eine Rückmeldung in Form von Datenwerten von dem automatisierten Fahrzeug200 anfordert und empfängt, wobei diese Rückmeldung beispielsweise eine Bewertung der vorab bestimmten Trajektorie205 umfasst. Darunter ist beispielsweise ein Erfassen von Querbeschleunigungen - entlang der Trajektorie205 - mittels Sensorik des automatisierten Fahrzeugs200 zu verstehen, wobei die Rückmeldung wenigstens diese Querbeschleunigungen umfasst. Diese Werte können beispielsweise zu Optimierungszwecke für anschließende Verfahren verwendet werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Norm SAE J3016 [0003]
Claims (7)
- Verfahren (300) zum Betreiben (350) eines automatisierten Fahrzeugs (200), umfassend: - Empfangen (310) einer Position (201) des automatisierten Fahrzeugs (200); - Bereitstellen (320) einer Karte, abhängig von der Position (201); - Empfangen (330) von Umgebungsdatenwerten, welche eine Umgebung (210) des automatisierten Fahrzeugs (200) repräsentieren, abhängig von der Position (201); - Erstellen (340) eines Umfeldmodells, abhängig von der Umgebung (210), basierend auf der Karte; und - Betreiben (350) des automatisierten Fahrzeugs (200), abhängig von dem Umfeldmodell.
- Verfahren (300) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangen (330) der Umgebungsdatenwerte erfolgt, indem diese vorab von einer Infrastruktursensorik (220) angefordert werden. - Verfahren (300) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Betreiben (350), abhängig von dem Umfeldmodell, ein Bestimmen (351) und/oder Abfahren (352) einer Trajektorie (205) in der Umgebung (210) umfasst. - Verfahren (300) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Umfeldmodell wenigstens ein Hindernis (211) und/oder einen Straßenzustand (212) und/oder wenigstens ein weiteres Fahrzeug (213) umfasst. - Vorrichtung (100), insbesondere eine Recheneinheit, die eingerichtet ist, alle Schritte des Verfahrens (300) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis4 auszuführen. - Computerprogramm, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren (300) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis4 auszuführen. - Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach
Anspruch 6 gespeichert ist.
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