DE102013202053A1

DE102013202053A1 - Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit mehreren Fahrerassistenzfunktionen und einer zentralen, fahrerassistenzfunktionsübergreifenden Trajektoriengenerierung

Info

Publication number: DE102013202053A1
Application number: DE201310202053
Authority: DE
Inventors: Michael Aeberhard; Horst Klöden; Nico Kämpchen
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-08-07

Abstract

Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug. Diese Fahrerassistenzeinrichtung umfasst mehrere, verschiedene Fahrerassistenzfunktionen. Ferner ist eine zentrale, fahrerassistenzfunktionsübergreifende Trajektoriengenerierung zur Generierung einer ersten Menge möglicher Trajektorien vorgesehen, die jeweils eine Bewegung des Fahrzeugs ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs beschreiben. Die verschiedenen Fahrerassistenzfunktionen sind jeweils eingerichtet, die erste Menge der Trajektorien oder eine Teilmenge hiervon entgegenzunehmen und auszuwerten und in Abhängigkeit der Auswertung eine Reaktion der jeweiligen Fahrerassistenzfunktion auszulösen, beispielsweise eine Warnung an den Fahrer auszulösen, einen Eingriff in die Führung des Fahrzeugs auszulösen oder ein automatisiertes Fahrmanöver durchzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrerassistenzeinrichtung mit mehreren Fahrerassistenzfunktionen für ein Kraftfahrzeug.
Fahrerassistenzfunktionen warnen den Fahrer bei kritischen Fahrsituationen, greifen in die Führung eines Kraftfahrzeugs ein oder führen gar automatisierte Fahrmanöver durch. Fahrerassistenzfunktionen, die das Fahrzeugumfeld berücksichtigen, benötigen entsprechende Umfeldinformationen, die mittels der Fahrzeugsensorik (beispielsweise Kamera, Radar und/oder Ultraschall) und entsprechender Signalverarbeitung erzeugt werden.
Beispiele für derartige Fahrerassistenzfunktionen sind eine adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC – adaptive cruise control), ein Ausweichassistenzsystem, ein Notbremsassistenzsystem, ein Spurwechselassistenzsystem oder ein selbstlenkendes Parkassistenzsystem.
Umfeldinformationen können beispielsweise in Form von Objektlisten, Occupancy Grids und abgeleitete Situationsmerkmalen, wie eine Zeit zur Kollision (time to collision), vorliegen. Anhand dieser Umfeldinformationen entscheidet eine derartige Fahrerassistenzfunktion über eine Handlung, beispielsweise eine Warnung an den Fahrer oder einen Eingriff in die Fahrzeugführung. Bei einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung wird anhand eines Abstands zu einem Vorderfahrzeug entschieden, ob das Fahrzeug bremsen oder beschleunigen soll.
Eine Trajektorie beschreibt einen Pfad, entlang derer sich das Fahrzeug bewegt. Trajektorien werden bei Fahrerassistenzfunktion beispielsweise verwendet, um ein automatisiertes Fahrermanöver zu planen, z. B. ein Spurwechsel beim hochautomatisiertes Fahren, ein Notausweichmanöver bei einem Ausweichassistenzsystem oder eine Einparkmanöver bei einem Parkassistenzsystem.
Wenn mehrerer Fahrerassistenzfunktionen in einem Fahrzeug vorgesehen sind, die Trajektorien beispielsweise zur Planung automatisierter Fahrmanöver verwenden, berechnet jede Fahrerassistenzfunktion selbstständig eigene Trajektorien. Das führt zu einem vielfachen Aufwand.
Außerdem betrachten die Fahrerassistenzfunktionen meistens nur einen begrenzten Teil des Fahrzeugumfelds (z. B. nur den vorausliegenden Bereich des Vorderfahrzeugs bei einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung), um die für die Fahrzeugfunktion relevante Trajektorienplanung vom Rechneraufwand in Grenzen zu halten. Die Trajektorienplanung der jeweiligen Fahrerassistenzfunktion ist also auf einen begrenzten Bereich beschränkt, wodurch die Handlungsmöglichkeiten der jeweiligen Fahrerassistenzfunktion eingeschränkt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorstehend beschriebenen Nachteile auszuräumen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist auf eine Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug gerichtet. Diese Fahrerassistenzeinrichtung umfasst mehrere, verschiedene Fahrerassistenzfunktionen, die sich beispielsweise in einem Steuergerät befinden oder auf mehrere Steuergeräte verteilt sind.
Ferner ist eine zentrale, fahrerassistenzfunktionsübergreifende Trajektoriengenerierung zur Generierung einer ersten Menge möglicher Trajektorien vorgesehen, die jeweils eine Bewegung des Fahrzeugs ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs beschreiben.
Vorzugsweise betreffen die Trajektorien verschiedene Fahrmanöver, d. h. es werden Trajektorien für verschiedene Fahrmanöver erzeugt, beispielsweise für einen Spurwechsel nach rechts, für einen Spurwechsel nach links und ein Spurhalten. Die Trajektorien umfassen dazu vorzugsweise jeweils neben den Trajektorienpunkten eine Kennzeichnung des jeweiligen Manövertyps der Trajektorie.
Die verschiedenen Fahrerassistenzfunktionen sind jeweils eingerichtet, die erste Menge der Trajektorien oder eine Teilmenge hiervon entgegenzunehmen und auszuwerten und in Abhängigkeit der Auswertung eine Reaktion der jeweiligen Fahrerassistenzfunktion auszulösen, beispielsweise eine Warnung an den Fahrer auszulösen, einen Eingriff in die Führung des Fahrzeugs auszulösen oder ein automatisiertes Fahrmanöver durchzuführen. Damit die Fahrerassistenzfunktionen die Trajektorien entgegennehmen können, ist die Trajektoriengenerierung mit den Fahrassistenzfunktionen vorzugsweise über einen Fahrzeugbus verbunden, über den die Trajektorien übertragen werden.
Die Erfindung basiert auf dem Gedanken einer fahrerassistenzfunktionsübergreifenden Trajektoriengenerierung und einer Verwendung der so generierten Trajektorien in mehreren Fahrerassistenzfunktionen. Es wird also für mehrere Fahrerassistenzfunktionen eine einheitliche Schnittstelle zur Bereitstellung einer Vielzahl von Verhaltensmöglichkeiten des Fahrzeugs durch Trajektorien bereitgestellt.
Hierdurch wird der Rechenaufwand im Vergleich zu dem konventionellen Ansatz reduziert, dass jede Fahrerassistenzfunktion selbstständig Trajektorien für eigene Zwecke erzeugt.
Außerdem verwenden konventionelle Fahrerassistenzfunktionen häufig keine Trajektorien. Wenn derartige Fahrerassistenzfunktion derart modifiziert werden, dass diese die ohnehin von der zentralen Trajektoriengenerierung bereitgestellten Trajektorien verwenden, kann die Güte der jeweiligen Fahrerassistenzfunktion häufig verbessert werden.
Darüber hinaus bietet die zentrale fahrerassistenzfunktionsübergreifende Trajektoriengenerierung die Möglichkeit, dass die jeweilige Fahrerassistenzfunktion auf mehr Trajektorien (oder auf Trajektorien, die einen größeren Teil des Fahrzeugumfelds betreffen) zugreifen kann, als aus Gründen des Rechenaufwand selbstständig von der jeweilige Fahrerassistenzfunktion berechnet werden könnten. Hierdurch werden die Möglichkeiten der jeweiligen Fahrerassistenzfunktion erweitert.
Vorzugsweise ist zumindest eine Fahrerassistenzfunktion der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen eingerichtet, eine Trajektorie aus den entgegengenommenen Trajektorien auszuwählen und basierend auf der ausgewählten Trajektorie einen Eingriff in die Führung des Fahrzeugs oder ein automatisches Fahrmanöver durchzuführen. Beispielsweise wird eine Trajektorie ausgewählt, die ein bestimmtes Manöver beschreibt, beispielsweise eine Notausweichmanöver oder ein Spurwechselmanöver; das Fahrzeug führt dann das Manöver durch, wobei sich das Fahrzeug im Wesentlichen auf der ausgewählten Trajektorie bewegt.
In diesem Fall ist es von Vorteil, wenn zumindest zwei Fahrerassistenzfunktionen der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen oder gar sämtliche Fahrerassistenzfunktionen der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen eingerichtet sind, jeweils eine Trajektorie aus den entgegengenommenen Trajektorien auszuwählen. Die Fahrerassistenzeinrichtung umfasst dann ferner eine Priorisierungseinheit zur Priorisierung der von den beiden Fahrerassistenzfunktionen ausgewählten Trajektorien. Basierend auf der höher priorisierten Trajektorie erfolgt dann einen Eingriff in die Führung des Fahrzeugs oder ein automatisches Fahrmanöver. Das Fahrzeug führt dann beispielsweise ein Fahrmanöver durch, bei dem sich das Fahrzeug im Wesentlichen auf der höher priorisierten Trajektorie bewegt.
Durch diesen Ansatz, bei dem die Fahrerassistenzfunktionen jeweils eine Trajektorie auswählen und die ausgewählten Trajektorien dann priorisiert werden, können unterschiedliche Fahrerassistenzfunktionen leicht koordiniert werden.
Im Unterschied dazu besteht bei einem konventionellen Ansatz die Gefahr, dass für den Fall, dass die Verhaltensvorschläge von unterschiedlichen Fahrerassistenzfunktionen im Konflikt stehen, nicht die optimale Warnung bzw. der optimale Eingriff in der Fahrzeugführung erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trajektoriengenerierung eingerichtet, eine Obermenge der ersten Menge von Trajektorien zu erzeugen und aus der Obermenge die erste Menge der Trajektorien zur Weitergabe an die Fahrerassistenzfunktionen auszuwählen.
Es werden beispielsweise ein Obermenge von Trajektorien erzeugt, die verschiedene Fahrmanöver betreffen (beispielsweise einen Spurwechsel nach rechts, einen Spurwechsel nach links und ein Spurhalten). Für jeden Fahrmanövertyp wird dann eine reduzierte Anzahl von Trajektorien aus der Obermenge ausgewählt. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um die hinsichtlich einer bestimmten Bewertung besten Trajektorien für den jeweiligen Fahrmanövertyp. Die Auswahl der Trajektorien kann aber auch unabhängig von einem Fahrmanövertyp erfolgen, wobei dann aus der Obermenge die hinsichtlich einer bestimmten Bewertung besten Trajektorien ausgewählt werden.
Die in der Trajektoriengenerierung durchgeführte Auswahl der Trajektorien aus der Obermenge zur Weiterleitung an die Fahrerassistenzfunktionen kann beispielsweise auf Basis einer Bewertung in Bezug auf die Möglichkeit einer Kollision bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie (beispielsweise die Kollisionswahrscheinlichkeit) und/oder einer Bewertung in Bezug auf die Fahrzeugdynamik bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann die Auswahl auch auf Basis der Wahrscheinlichkeit erfolgen, dass sich das Fahrzeug auf dieser Trajektorie bewegt.
Es kann vorgesehen sein, dass eine oder mehrere der Fahrerassistenzfunktionen nur einen Teil der von der funktionsübergreifenden Trajektoriengenerierung angebotenen ersten Menge an Trajektorien auswertet. Beispielsweise betrifft die erste Menge verschiedener Trajektorien verschiedene Fahrmanöver, wobei zumindest eine Fahrerassistenzfunktion der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen nur eine Teilmenge der ersten Menge an Trajektorien auswertet und die Teilmenge weniger Fahrmanöver als die erste Menge an Trajektorien betrifft. Es werden dann also von der Fahrerassistenzfunktion Trajektorien für weniger Fahrmanöver ausgewertet. Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die erste Menge verschiedener Trajektorien einen bestimmten Fahrzeugumfeldbereich betrifft, wobei zumindest eine Fahrerassistenzfunktion der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen nur eine Teilmenge der ersten Menge an Trajektorien auswertet und die Teilmenge einen Teilbereich dieses Fahrzeug umfeldbereiches betrifft.
Vorzugsweise weisen von der Trajektoriengenerierung erzeugte Trajektorien eine Trajektorienbewertung pro Trajektorie auf, beispielsweise eine Bewertung in Bezug auf die Möglichkeit einer Kollision bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie, beispielsweise eine Kollisionswahrscheinlichkeit. Alternativ oder zusätzlich kann eine Trajektorie auch eine Bewertung in Bezug auf die Fahrzeugdynamik bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie aufweisen. Eine derartige Bewertung gibt beispielsweise die Güte der Trajektorie in Hinsicht auf den Ruck bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie an. Hierdurch kann beispielsweise der Fahrkomfort bei Befahren der Trajektorie bewertet werden. Die Trajektorie kann auch eine zusammenfassende Bewertungsangabe aufweisen, die sich aus der Fusion mehrerer Bewertungskriterien wie beispielsweise der Kollisionsmöglichkeit und der Fahrzeugdynamik ergibt.
Vorzugsweise wird eine sogenannte Fahrschlauch-Trajektorie erzeugt, die die weitere Bewegung des Fahrzeugs ohne Eingriff durch den Fahrer oder ein Assistenzsystem prognostiziert. Die Fahrschlauch-Trajektorie wird vorzugsweise auch von der zentralen, fahrerassistenzfunktionsübergreifenden Trajektoriengenerierung zentral erzeugt und über die gleiche Schnittstelle an die Fahrerassistenzfunktionen übertragen wie die erste Menge von Trajektorien. Um die Fahrschlauch-Trajektorie von den anderen Trajektorien unterscheiden zu können, ist diese Fahrschlauch-Trajektorie vorzugsweise besonders gekennzeichnet.
Zumindest eine erste Fahrerassistenzfunktion aus der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen ist vorzugsweise eingerichtet, die Fahrschlauch-Trajektorie entgegenzunehmen (sofern diese außerhalb der ersten Fahrerassistenzfunktion erzeugt wurde) und mit einer Vergleichstrajektorie aus der Menge der entgegengenommenen Trajektorien zu vergleichen. Bei dem Vergleich wird vorzugsweise geprüft, wie stark die Fahrschlauch-Trajektorie von der Vergleichstrajektorie abweicht. Es kann hierdurch bewertet werden, wie stark der Fahrer zusätzlich lenken, bremsen und/oder beschleunigen müsste, um die Vergleichstrajektorie gegenüber der Fahrschlauch-Trajektorie zu erreichen.
Von Trajektoriengenerierung erzeugte Trajektorien weisen vorzugsweise eine Trajektorienbewertung pro Trajektorie auf. In diesem Fall ist die erste Fahrerassistenzfunktion mit Vorteil eingerichtet, die Vergleichstrajektorie aus einer Menge entgegengenommener Trajektorien auf Basis der Trajektorienbewertungen der einzelnen Trajektorien auszuwählen; es wird also eine Trajektorie aus der Menge der entgegengenommenen Trajektorien ausgewählt und diese Trajektorie bildet dann die Vergleichstrajektorie für den Vergleich mit der Fahrschlauch-Trajektorie. Die entgegengenommenen Trajektorien können beispielsweise eine Bewertung in Bezug auf die Möglichkeit einer Kollision bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie und/oder eine Bewertung in Bezug auf die Fahrzeugdynamik bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie (beispielsweise hinsichtlich des Rucks) aufweisen. Bei der ausgewählten Vergleichstrajektorie handelt es sich vorzugsweise um die in Bezug auf eine oder mehrere Bewertungskriterien beste Trajektorie; es ist beispielsweise die in Bezug auf die Kollisionswahrscheinlichkeit und die Dynamikbewertung beste Trajektorie.
Die Fahrschlauch-Trajektorie wird mit der Vergleichstrajektorie aus der Menge der entgegengenommenen Trajektorie verglichen, indem basierend auf einer gewissen Metrik eine Abweichung zwischen der Fahrschlauch-Trajektorie und der Vergleichstrajektorie bestimmt wird.
Die Metrik zur Bestimmung der Abweichung kann beispielsweise auf der gewichteten Summe des euklidischen Abstands der Trajektorienpunkte der Fahrschlauch-Trajektorie und der Vergleichstrajektorie beruhen. Es wird dabei für eine Vielzahl von Trajektorien-Zeitpunkten der euklidische Abstand zwischen dem Trajektorienpunkt der Fahrschlauch-Trajektorie bei dem Zeitpunkt und dem Trajektorienpunkt der Vergleichstrajektorie bei dem gleichen Zeitpunkt berechnet. Bei der Summenbildung werden die euklidischen Abstände unterschiedlich gewichtet, indem zeitlich nähere Punkte eine stärkere Gewichtung erhalten. Der Hintergrund hierfür ist, dass die zeitlich näheren Zeitpunkte zur Beurteilung der Kollisionsgefahr wichtiger sind und daher bei dem Vergleich stärker berücksichtigt werden. Alternativ wäre es aber auch denkbar, auf die Gewichtung der einzelnen euklidischen Abstände bei der Summenbildung zu verzichten.
Die Trajektorienpunkte der Fahrschlauch-Trajektorie und der Vergleichstrajektorien umfassen jeweils eine prognostizierte Positionsangabe. Es wäre aber auch denkbar, dass zusätzlich beide Trajektorien noch die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit (beispielsweise in Längs- und/oder Querrichtung) und/oder die jeweilige Beschleunigung an den Trajektorienpunkten quasi als zusätzliche Dimensionen des jeweiligen Trajektorienpunkts umfassen. Die Abweichung hinsichtlich einer oder mehrerer dieser Größen kann bei der Metrik zur Bestimmung der Abweichung zusätzlich berücksichtigt werden, beispielsweise indem bei der Bestimmung des euklidischen Abstands neben den Positionsangaben in gleicher Weise auch eine oder mehrerer dieser Größen verwendet werden.
Bei der Bestimmung der Abweichung können die Unterschiede in den einzelnen Dimensionen der Trajektorienpunkte unterschiedlich gewichtet sein; beispielsweise wird ein Beschleunigungsunterschied zwischen der Fahrschlauch-Trajektorie und die ausgewählte Trajektorie zu dem jeweiligen Zeitpunkt stärker gewichtet als die Positionsunterschied zu dem jeweiligen Zeitpunkt.
Wenn die Abweichung zwischen der Fahrschlauch-Trajektorie und der Vergleichstrajektorie über eine geeignete Metrik ermittelt wurde, entscheidet die Fahrerassistenzfunktion anhand dieser Abweichung über eine Reaktion der Fahrerassistenzfunktion. Eine Warnung an den Fahrer oder ein Eingriff in die Führung des Fahrzeugs wird ausgelöst und/oder ein automatisiertes Fahrmanöver wird durchgeführt, wenn die Abweichung einen bestimmten Schwellwert erreicht oder überschreitet. Es werden beispielsweise für eine Fahrerassistenzfunktion mehrere Schwellwerte mit unterschiedlicher Höhe festgelegt, wobei die Fahrerassistenzfunktion beispielsweise bei Überschreiten eines ersten, niedrigeren Schwellwerts eine Warnung an den Fahrer auslöst und bei Überschreiten eines zweiten, höheren Schwellwerts einen Eingriff in die Fahrzeugführung durchführt.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzverfahren in einem Kraftfahrzeug. Hierbei wird zentral und fahrerassistenzfunktionsübergreifend eine erste Menge möglicher Trajektorien erzeugt, die jeweils eine Bewegung des Fahrzeugs ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs beschreiben. Die erste Menge von Trajektorien wird an die verschiedenen Fahrerassistenzfunktionen, die jeweils die erste Menge der Trajektorien oder eine Teilmenge hiervon entgegennehmen, weitergeleitet. Die entgegengenommenen Trajektorien werden dann in den Fahrerassistenzfunktionen ausgewertet und in Abhängigkeit der Auswertung wird bei Bedarf eine Reaktion der jeweiligen Fahrerassistenzfunktion ausgelöst.
Die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen Fahrerassistenzeinrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren nach dem zweiten Aspekt der Erfindung. An dieser Stelle nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Fahrerassistenzeinrichtung.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand mehrerer Ausführungsbeispiels beschrieben. In diesen zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung;
2 eine mögliche Implementierung einer beliebigen Fahrerassistenzfunktion 3.i der in 1 dargestellten Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M; und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrerassistenzeinrichtung.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Fahrerassistenzeinrichtung. Diese umfasst eine funktionsübergreifende Trajektoriengenerierung 8 zur Generierung von Trajektorien zur gleichzeitigen Verwendung in mehreren Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M.
Das Umfeld des Fahrzeugs wird mittels einer Sensorik 1 erfasst, die mehrerer Sensoren 1.1–1.N mit N > 1 umfasst, beispielsweise eine erste Kamera, eine zweite Kamera und ein Radar. Es wäre aber auch denkbar, nur einen einzigen Sensor (beispielsweise ein Radar) zu verwenden, wobei dann auf eine Fusionierung von Sensordaten verschiedener Sensoren verzichtet wird.
In einem funktionsübergreifenden Umfeldmodell 2 erfolgt eine Fusionierung der Sensordaten der Sensorik 1 und eine darauf aufbauende Umfeldmodellierung (s. Bezugszeichen 4). Darauf aufbauend erfolgt eine Informationsextraktion und Situationsinterpretation im Block 6. Dieser Block 6 ist nützlich für die Trajektoriengenerierung 8, da dieser Block 6 Information liefern kann, die bei der Prognose von Umfelddaten helfen kann, beispielsweise eine Manöverwahrscheinlichkeit von Objekten über einen Zeithorizont. Diese Information kann in der Trajektoriengenerierung 8 verwendet werden, um die Objekt über die Zeit besser zu prädizieren und dazu bessere Trajektorien zu liefern. Die resultierenden Umfelddaten 7 werden über eine entsprechende Schnittstelle an die verschiedenen Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M mit M > 2 gesandt, so dass die Umfelddaten 7 in den Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M ausgewertet werden können, auch unabhängig von den Trajektorien. Die Verwendung von Umfelddaten in den Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M ist jedoch nicht zwingend.
Basierend auf den Umfelddaten 7 der funktionsübergreifenden Umfeldmodellierung 2 werden nach der Informationsextraktion und der Situationsinterpretation 6 in der Trajektoriengenerierung 8 als einem neuen funktionsübergreifenden Teil der funktionsübergreifenden Umfeldmodellierung 2 eine Vielzahl von Trajektorien für verschiedene Fahrmanöver des eigenen Fahrzeugs auf Basis des gesamten Umfeldmodell intern in der Trajektoriengenerierung 8 generiert.
Die grundsätzliche Berechnung einer Schar von Trajektorien ist beispielsweise in der Dissertation „Ein neues Konzept für die Trajektoriengenerierung und -stabilisierung in zeitkritischen Verkehrsszenarien", Moritz Werling, Schriftenreihe des Instituts für Angewandte Informatik/Automatisierungstechnik am Karlsruher Institut für Technologie, Band 34, 2011 beschrieben.
Eine begrenzte Anzahl von Trajektorien für jedes Fahrmanöver wird in der Trajektoriengenerierung 8 ausgewählt und diese ausgewählten Trajektorien 9 an die Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M weitergegeben. Wenn die Trajektoriengenerierung 8 und die Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M auf unterschiedliche Steuergeräte verteilt sind, ist die Trajektoriengenerierung 8 mit den Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M vorzugsweise über einen Fahrzeugbus verbunden, beispielsweise CAN-Bus, LIN-Bus oder FlexRay-Bus.
Die Auswahl in der Trajektoriengenerierung 8 kann beispielsweise auf Basis einer berechneten Wahrscheinlichkeit erfolgen, dass die jeweilige Trajektorie zu einer Kollision führt. Außerdem kann die Fahrzeugdynamik bei der Auswahl berücksichtigt werden. Die in der Trajektoriengenerierung durchgeführte Auswahl 8 der Trajektorien zur Weiterleitung an die Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M kann beispielsweise auf Basis einer Bewertung in Bezug auf die Möglichkeit einer Kollision bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie und/oder einer Bewertung in Bezug auf die Fahrzeugdynamik bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie erfolgen. In der Trajektoriengenerierung 8 wird eine Fahrschlauch-Trajektorie erzeugt, die Teil der Trajektorien 9 ist. Die Fahrschlauch-Trajektorie prognostiziert die weitere Bewegung des Fahrzeugs ohne Eingriff durch den Fahrer oder eine Fahrerassistenzfunktion. Diese Fahrschlauch-Trajektorie wird besonders gekennzeichnet, damit die von den übrigen Trajektorien 9 der Trajektorienschnittstelle unterscheidbar ist.
Die Trajektorien 9 eines bestimmten Zeitpunkts sind beispielsweise in einer Trajektorienliste zusammengefasst mit einer Angabe zur der Anzahl der Trajektorien pro Trajektorienliste und einem Zeitstempel für die jeweilige Trajektorienliste. Eine einzelne Trajektorie 9 der Trajektorienliste umfasst neben den einzelnen Trajektorienpunkten der jeweiligen Trajektorie auch eine Angabe zur Anzahl der Trajektorienpunkte, eine Trajektorienbewertung, eine Angabe zum Manövertyp der Trajektorie sowie eine Kennung zur Identifizierung der jeweiligen Trajektorie.
In den Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M steht die Trajektorienmenge 9 zur Verfügung, deren Trajektorien – wie oben beschreiben – vorzugsweise eine möglichst geringe Kollisionswahrscheinlichkeit aufweisen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M auch Umfelddaten 7 erhalten, wie dies in 1 dargestellt ist. Dies ist jedoch nicht zwingend.
Die jeweilige Fahrerassistenzfunktion 3.1–3.M kann die aktuelle Fahrschlauch-Trajektorie durch Vergleich mit einer oder mehreren anderen Trajektorien bewerten und die Situation interpretieren. Bei der Gefahr einer Kollision für die aktuelle Fahrschlauch-Trajektorie kann die jeweilige Fahrerassistenzfunktion 3.1–3.M eine Handlungsentscheidung treffen, ob eine Warnung, ein Eingriff oder die Durchführung eines automatisierten Fahrmanövers notwendig ist und ein passendes Steuersignal 11.1–11.M erzeugen. Bei einer Fahrerassistenzfunktion im Sinne von automatisierten Fahrfunktionen stehen die von der Trajektoriengenerierung 8 generierten Trajektorien 9 als mögliche zu fahrenden Manövern zu Verfügung, wobei die automatisierte Fahrfunktion selbst entscheiden kann, welche der Trajektorien aktuell die beste Trajektorie ist, um ein höheres Ziel zu erreichen (z. B. Navigationsziel).
2 zeigt eine mögliche Implementierung einer beliebigen Fahrerassistenzfunktion 3.i der in 1 dargestellten Fahrerassistenzfunktionen 3.1–3.M. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen kombinierten Notbrems- und Ausweichassistent, der bei einer Gefahrsituation je nach Situation entweder eine Notbremsung oder eine Ausweichbewegung hervorruft. Mit gleichen Bezugszeichen bezeichnete Blöcke oder Signale in 1 und 2 entsprechen einander. Bei der in 2 dargestellten Implementierung einer Fahrerassistenzfunktion 3.i wurde auf die Verwendung von Umfelddaten 7 verzichtet.
Die Fahrerassistenzfunktion 3.i nimmt von der Trajektoriengenerierung 8 erzeugte Trajektorien 9 entgegen. Diese Trajektorien 9 umfassen eine Fahrschlauch-Trajektorie 9.1, auf der sich das Fahrzeug bewegt, wenn kein neuer Eingriff seitens des Fahrers oder das Fahrzeugs stattfindet. Ferner umfassen die Trajektorien 9 weitere Trajektorien 9.2, die in der Trajektoriengenerierung 8 aus einer größeren Menge an Trajektorien ausgewählt wurden. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um die in Bezug auf eine Gütebewertung besten Trajektorien aus dieser größeren Menge. Bei den Trajektorien 9.2 handelt es sich nur um Trajektorien, die vom Fahrzeug auch tatsächlich dynamisch umgesetzt werden können. Die Beurteilung der Güte der Trajektorien kann auf der Kollisionswahrscheinlichkeit und/oder auf einer Dynamikbewertung (z. B. der Güte der Trajektorie in Hinsicht auf den Ruck, wodurch der Komfort des Trajektorie bewertet wird) beruhen.
Die von Trajektoriengenerierung 8 erzeugten Trajektorien 9.2 weisen eine Trajektorienbewertung pro Trajektorie auf, beispielsweise eine Angabe zur Kollisionswahrscheinlichkeit. Alternativ oder zusätzlich kann eine Trajektorie auch eine Bewertung in Bezug auf die Fahrzeugdynamik bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie aufweisen, z. B. eine Angabe zum Ruck. Eine Trajektorie kann auch eine zusammenfassende Bewertungsangabe aufweisen, die sich aus der Fusion mehrerer Bewertungskriterien wie beispielsweise der Kollisionsmöglichkeit und der Fahrzeugdynamik ergibt.
Die Fahrerassistenzfunktion 3.i umfasst einen Funktionsblock 20 zur Auswahl einer Vergleichstrajektorie 9.3, wobei die Vergleichstrajektorie 9.3 mit der Fahrschlauch-Trajektorie 9.1 in dem Funktionsblock 21 verglichen wird.
Die Vergleichstrajektorie 9.3 wird aus den Trajektorien 9.2 beispielsweise auf Basis der Kollisionswahrscheinlichkeit der jeweiligen Trajektorie und/oder der Dynamikbewertung der jeweiligen Trajektorie ausgewählt. Es wird beispielsweise diejenige Trajektorie 9.3 ausgewählt, die bei Betrachtung beider Bewertungsfaktoren die beste Bewertung liefert. Für einen Zeitpunkt wird nur eine einzige Vergleichstrajektorie 9.3 aus den Trajektorien 9.2 ausgewählt.
Die ausgewählte Vergleichstrajektorie 9.3 wird in dem Funktionsblock 21 mit der Fahrschlauch-Trajektorie 9.1 verglichen, um zu bewerten, wie stark diese beiden Trajektorien voneinander abweichen. Die Fahrschlauch-Trajektorie 9.1 wird mit der Vergleichstrajektorie 9.3 verglichen, indem basierend auf einer gewissen Metrik eine Abweichung 22 zwischen der Fahrschlauch-Trajektorie 9.1 und der Vergleichstrajektorie 9.3 bestimmt wird.
Die Metrik zur Bestimmung der Abweichung 22 kann beispielsweise auf der gewichteten Summe des euklidischen Abstands der Trajektorienpunkte der Fahrschlauch-Trajektorie 9.1 und der Vergleichstrajektorie 9.3 beruhen. Bei der Summenbildung werden die euklidischen Abstände vorzugsweise unterschiedlich gewichtet, indem zeitlich nähere Punkte eine stärkere Gewichtung erhalten. Die Trajektorienpunkte der Fahrschlauch-Trajektorie 9.1 und der Vergleichstrajektorie 9.3 umfassen jeweils eine prognostizierte Positionsangabe zu dem jeweiligen Zeitpunkt. Es wäre aber auch denkbar, dass zusätzlich beide Trajektorien noch die jeweilige Geschwindigkeit (beispielsweise in Längs- und/oder Querrichtung) und/oder die jeweilige Beschleunigung an den Trajektorienpunkten quasi als zusätzliche Dimensionen des Trajektorienpunkts umfassen. Die Abweichung hinsichtlich einer oder mehrerer dieser Größen kann bei der Metrik zur Bestimmung der Abweichung 22 zusätzlich berücksichtigt werden.
Über einen Schwellwertvergleich 23 der Abweichung 22 mit Schwellwerten S₁, S₂, S₃ mit S₁ < S₂ < S₃ kann eine Reaktion der Fahrerassistenzfunktion 3.i ausgelöst werden. Wenn die Abweichung 22 beispielsweise größer als der einer Warnung zugeordnete Schwellwert S₁ ist, wird eine Warnung für den Fahrer ausgelöst, die den Fahrer auf eine potentielle Gefahr hinweist. Wenn die Abweichung 22 beispielsweise größer als der einem ersten Eingriff zugeordnete Schwellwert S₂ und kleiner gleich einem einem zweiten Eingriff zugeordneten Schwellwert S₃ ist, wird ein erster Eingriff in die Fahrzeugführung ausgelöst. Der erste Eingriff dient der Unterstützung des Fahrer mit einen begrenzten Brems- und/oder Lenkeingriff, um den Fahrer auf eine geeignete Handlung zur Kollisionsvermeidung hinzuweisen. Wenn die Abweichung 22 beispielsweise größer als der dem zweiten Eingriff zugeordnete Schwellwert S₃ ist, wird ein zweiter Eingriff in die Fahrzeugführung ausgelöst. Bei dem zweiten Eingriff übernimmt das Fahrzeug die Kontrolle über das Fahrzeug mit einem vollen Brems- und/oder Lenkeingriff, um eine bevorstehende Kollision zu vermeiden.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fahrerassistenzeinrichtung. Mit gleichen Bezugszeichen bezeichnete Blöcke oder Signale in 1 und 3 entsprechen einander. Die Fahrerassistenzfunktionen 3.1 und 3.2 nehmen Trajektorien 9 über die Trajektorienschnittstelle entgegen. Es kann vorgesehen sein, dass jeweils die Fahrerassistenzfunktion 3.1 und die Fahrerassistenzfunktion 3.2 nicht alle Trajektorien 9 auswertet, sondern jeweils nur eine Teilmenge der Trajektorien 9. Die Fahrerassistenzfunktion 3.1 wertet beispielsweise nur die Trajektorien für bestimmte Fahrermanöver aus, während die Fahrerassistenzfunktion 3.2 beispielsweise nur die Trajektorien für andere Fahrermanöver auswertet. Die Fahrerassistenzfunktion 3.1 und die Fahrerassistenzfunktion 3.2 wählen jeweils in Abhängigkeit der Umfeldsituation bei Erkennen der Notwendigkeit eines Eingriffs in die Fahrzeugführung oder eines automatisierten Fahrmanövers eine Trajektorie aus und leiten diese an eine Priorisierungseinheit 30 weiter. Wenn seitens der Fahrerassistenzfunktion 3.1 oder 3.2 keine Notwendigkeit erkannt wird, wird von der betreffenden Fahrerassistenzfunktion 3.1 bzw. 3.2 keine Trajektorie ausgewählt und keine Trajektorie an die Priorisierungseinheit 30 weitergeleitet. Anhand einer ausgewählten Trajektorie kann ein Eingriff in die Führung des Fahrzeugs oder ein automatisiertes Fahrmanöver durchgeführt werden. Für den Fall, dass beide Fahrerassistenzfunktionen 3.1 und 3.2 unterschiedliche Trajektorien auswählen, wählt die Priorisierungseinheit 30 eine der beiden Trajektorien aus. Eine Priorisierung könnte beispielweise anhand der Prioritäten der Fahrerassistenzfunktionen 3.1 und 3.2 erfolgen. Eine Fahrerassistenzfunktion im Sinne einer Sicherheitsfunktion hat beispielsweise eine höhere Priorität als eine Fahrerassistenzfunktion im Sinne einer Komfortfunktion. Bei mehreren zur Auswahl an der Priorisierungseinheit 30 anliegenden Trajektorien unterschiedlicher Fahrerassistenzfunktionen 3.1 und 3.2 wird dann die Trajektorie von der Priorisierungseinheit 30 ausgewählt, deren zugeordnete Fahrerassistenzfunktion 3.1 bzw. 3.2 die höhere Priorität hat. Die Priorisierung kann auch anhand von Bewertungen der von den Fahrerassistenzfunktionen 3.1 und 3.2 ausgewählten Trajektorien erfolgen, wobei die jeweilige Bewertung einer von einer Fahrerassistenzfunktion 3.1 bzw. 3.2 ausgewählten Trajektorie von der jeweiligen Fahrerassistenzfunktion 3.1 bzw. 3.2 selbstvorgenommen wird. Außerdem kann die Priorisierung auch anhand einer kombinierten Berücksichtigung sowohl der Prioritäten der Fahrerassistenzfunktionen als auch der Bewertungen der ausgewählten Trajektorien erfolgen.
Sofern am Ausgang der Priorisierungseinheit 30 eine Trajektorie ausgegeben wird, wird diese in passende Signale zur Steuerung des Fahrzeugs umgesetzt, so dass sich das Fahrzeug beispielsweise bei Durchführung eines automatisierten Fahrmanövers im Wesentlichen auf der ausgewählten Trajektorie bewegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Ein neues Konzept für die Trajektoriengenerierung und -stabilisierung in zeitkritischen Verkehrsszenarien”, Moritz Werling, Schriftenreihe des Instituts für Angewandte Informatik/Automatisierungstechnik am Karlsruher Institut für Technologie, Band 34, 2011 [0045]

Claims

Fahrerassistenzeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend – eine zentrale, fahrerassistenzfunktionsübergreifende Trajektoriengenerierung (8) zur Generierung einer ersten Menge möglicher Trajektorien (9), die jeweils eine Bewegung des Fahrzeugs ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs beschreiben, und – eine Mehrzahl verschiedener Fahrerassistenzfunktionen (3.1, 3.2, 3.i, 3.M), die jeweils eingerichtet sind, die erste Menge der Trajektorien oder eine Teilmenge hiervon entgegenzunehmen und auszuwerten und in Abhängigkeit davon eine Reaktion der Fahrerassistenzfunktion auszulösen.
Fahrerassistenzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trajektoriengenerierung (8) eingerichtet ist, eine Obermenge der ersten Menge von Trajektorien zu erzeugen und aus der Obermenge die erste Menge der Trajektorien zur Weitergabe an die Fahrerassistenzfunktionen (3.1, 3.2, 3.i, 3.M) auszuwählen.
Fahrerassistenzeinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Trajektoriengenerierung (8) eingerichtet ist, die Auswahl durchzuführen auf Basis – einer Bewertung in Bezug auf die Möglichkeit einer Kollision bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie und/oder – einer Bewertung in Bezug auf die Fahrzeugdynamik bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie.
Fahrerassistenzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die erste Menge verschiedener Trajektorien verschiedene Fahrmanöver betreffen und – zumindest eine Fahrerassistenzfunktion der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen (3.1, 3.2, 3.i, 3.M) eingerichtet ist, nur eine Teilmenge der ersten Menge an Trajektorien auszuwerten, wobei die Teilmenge weniger Fahrmanöver als die erste Menge betrifft.
Fahrerassistenzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Teil der von der Trajektoriengenerierung ausgegebenen Trajektorien eine Trajektorienbewertung pro Trajektorie aufweisen, insbesondere – eine Bewertung in Bezug auf die Möglichkeit einer Kollision bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie, und/oder – eine Bewertung in Bezug auf die Fahrzeugdynamik bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie.
Fahrerassistenzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Fahrerassistenzeinrichtung eingerichtet ist, eine Fahrschlauch-Trajektorie (9.1) zu erzeugen, die die weitere Bewegung des Fahrzeugs ohne Eingriff prognostiziert, und – zumindest eine erste Fahrerassistenzfunktion (3.i) aus der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen eingerichtet ist, die Fahrschlauch-Trajektorie mit einer Vergleichstrajektorie (9.3) aus einer Menge entgegengenommenen Trajektorien (9.2) zu vergleichen.
Fahrerassistenzeinrichtung nach Anspruch 6, wobei die erste Fahrerassistenzfunktion (3.i) eingerichtet ist, die Vergleichstrajektorie (9.3) aus einer Menge entgegengenommener Trajektorien (9.2) mit jeweils einer Trajektorienbewertung auf Basis der Trajektorienbewertungen der einzelnen Trajektorien auszuwählen, insbesondere auf Basis – einer Bewertung in Bezug auf die Möglichkeit einer Kollision bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie, und/oder – einer Bewertung in Bezug auf die Fahrzeugdynamik bei Bewegung des Fahrzeugs auf der jeweiligen Trajektorie.
Fahrerassistenzeinrichtung nach Anspruch 7, wobei die erste Fahrerassistenzfunktion (3.i) eingerichtet ist, – die Fahrschlauch-Trajektorie (9.1) mit der Vergleichstrajektorie zu vergleichen, indem basierend auf einer Metrik eine Abweichung zwischen der Fahrschlauch-Trajektorie und der Vergleichstrajektorie bestimmt wird, und – in Abhängigkeit davon eine Reaktion der ersten Fahrerassistenzfunktion auszulösen, wenn die Abweichung einen bestimmten Schwellwert (S₁, S₂, S₃) erreicht oder überschreitet.
Fahrerassistenzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine Fahrerassistenzfunktion der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen (3.1, 3.2, 3.i, 3.M) eingerichtet ist, – eine Trajektorie aus den entgegengenommenen Trajektorien auszuwählen, – basierend auf der ausgewählten Trajektorie einen Eingriff in die Führung des Fahrzeugs oder ein automatisiertes Fahrmanöver durchzuführen.
Fahrerassistenzeinrichtung nach Anspruch 9, wobei – zumindest zwei Fahrerassistenzfunktionen (3.1, 3.2) der Mehrzahl von Fahrerassistenzfunktionen eingerichtet sind, jeweils eine Trajektorie aus den entgegengenommenen Trajektorien auszuwählen, und – das Fahrerassistenzeinrichtung ferner eine Priorisierungseinheit (30) zur Priorisierung der von den zwei Fahrerassistenzfunktionen ausgewählten Trajektorien umfasst.
Fahrerassistenzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trajektoriengenerierung (8) mit den Fahrassistenzfunktionen (3.1, 3.2, 3.i, 3.M) über einen Fahrzeugbus zur Übertragung der ersten Menge von Trajektorien an die Fahrerassistenzfunktionen verbunden ist.
Verfahren zur Fahrerassistenz in einem Kraftfahrzeug, mit den Schritten: – zentrales, fahrerassistenzfunktionsübergreifendes Generieren einer ersten Menge möglicher Trajektorien (9), die jeweils eine Bewegung des Fahrzeugs ausgehend von der aktuellen Position des Fahrzeugs beschreiben, – Weiterleiten der ersten Menge von Trajektorien an verschiedene Fahrerassistenzfunktionen (3.1, 3.2, 3.i, 3.M), die jeweils die erste Menge der Trajektorien oder eine Teilmenge hiervon entgegennehmen, und – Auswerten der entgegengenommenen Trajektorien in den Fahrerassistenzfunktionen (3.1, 3.2, 3.i, 3.M) und in Abhängigkeit der Auswertung Auslösen einer Reaktion der jeweiligen Fahrerassistenzfunktion.