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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Freigabe der Fahrt eines autonom fahrenden Fahrzeugs durch ein fahrzeugexternes System nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
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Bei autonom fahrenden Fahrzeugen kann es zu Situationen kommen, in denen die Sensorik und die Steuerung des Fahrzeugs selbst überfordert ist und die autonome Fahrt abbricht. Ist in dem Fahrzeug ein Fahrer vorhanden, kann dieser die Kontrolle übernehmen. Ist dies bei einem rein autonom fahrenden Fahrzeug nicht der Fall, so ist es heute üblich, die Umgebungssituation des Fahrzeugs über dessen Sensorik entsprechend zu erfassen und an ein fahrzeugexternes System zu übermitteln, welches die Situation entsprechend bewertet und, für den Fall, dass es möglich ist, dem Fahrzeug eine erneute Fahrtfreigabe erteilt. Dies kann beispielsweise auch bei dem ersten Start des Fahrzeugs, also der ursprünglichen Aufnahme der autonomen Fahrt der Fall sein.
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Die Bewertung der Situation kann dabei durch menschliche Interpretation erfolgen, beispielsweise durch einen Teleoperator oder es kann in Form einer automatisierten Berechnung auf einem entsprechend leistungsstarken Rechner, beispielsweise einem Backend-Server des Fahrzeugherstellers erfolgen. Selbstverständlich ist auch eine Kombination möglich, bei welcher die menschliche Interpretation der Situation typischerweise als weitere Eskalationsstufe zu sehen ist, wenn die leistungsfähigeren Algorithmen des Servers ebenfalls nicht in der Lage sind, die Umgebungssituation um das Fahrzeug zu interpretieren.
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Im Zusammenhang mit dieser Thematik kann auf die
US 2019/0196465 A1 verwiesen werden. Dort ist ein Vehicle Control Center mit einer manuellen Interpretation von entsprechenden Situationen beschrieben, wobei die Schrift unter anderem mehrere derartige Center beschreibt, sodass das Fahrzeug jeweils Kontakt zum nächstliegenden Center oder auch zu mehreren Centern gleichzeitig aufnehmen kann. In dieser Schrift ist es unter anderem beschrieben, dass es wünschenswert ist, in der Kommunikation eine minimale Latenz zu haben, und möglichst keine Unterbrechungen in der Kommunikation. Ungeachtet dessen kann sich eine Situation schnell ändern, sodass beispielsweise noch keine, insbesondere noch keine manuelle Bewertung durch menschliche Interpretation erfolgt ist, während sich die Situation bereits ändert. Die US-Schrift beschreibt deshalb ein fortwährendes Überwachen der Umgebungssituation um das Fahrzeug. Ändert diese sich wieder in der Art, dass sie von der Sensorik und der Steuerungselektronik des Fahrzeugs selbst sicher beurteilt werden kann, dann wird die Anfrage an den Teleoperator abgebrochen und das Fahrzeug nimmt selbsttätig die Fahrt wieder auf, wenn seine Umgebungssensorik und -auswertung dies zulässt.
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Ein weiteres Problem besteht nun darin, wenn die Situation weiterhin komplex bleibt. Alleine die Laufzeiten der Daten vom Fahrzeug zu dem fahrzeugexternen System benötigen bereits eine gewisse Zeit. Die Bewertung dort benötigt ebenfalls Zeit, welche bei komplexen Verkehrssituationen durchaus so lange ist, dass sich die Umgebungssituation bereits verändert haben kann. Erfolgt in dieser Situation die Freigabe, basiert diese auf einer veralteten Umgebungsinformation und kann deshalb ein entsprechendes Sicherheitsrisiko darstellen. Vermeidbar wäre dies lediglich durch eine Echtzeitanalyse der entsprechenden Situation, welche durch ein fahrzeugexternes System praktisch jedoch nicht möglich ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein verbessertes Verfahren zur Freigabe der Fahrt eines autonom fahrenden Fahrzeugs in einer solchen Situation anzugeben, welches die Sicherheit erhöht.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den davon abhängigen Unteransprüchen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es, vergleichbar wie im Stand der Technik, so, dass das autonom fahrende Fahrzeug, wenn es in eine Situation kommt, die es eigenständig nicht beurteilen kann, seine Fahrt unterbricht, und seine Umgebungssituation an ein fahrzeugexternes System sendet, welche diese Umgebungssituation entsprechend bewertet und die Anfrage des Fahrzeugs bzw. seiner Steuerung um eine Freigabe je nach Bewertung mit der Erteilung oder Ablehnung einer Freigabe beantwortet. Die Laufzeit der Daten beispielsweise über Funkschnittstellen und eine Funkübertragung sowie die Bewertung der Umgebungssituation um das Fahrzeug in dem fahrzeugexternen System benötigen dabei eine in jedem Fall messbare Zeitspanne. Die Umgebungssituation um das Fahrzeug kann sich innerhalb dieser Zeitspanne bereits verändert haben, sodass ein Anfahren infolge der Freigabe gegebenenfalls zu einem Sicherheitsrisiko werden kann.
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Erfindungsgemäß ist es deshalb vorgesehen, dass die Steuerung des Fahrzeugs zumindest im Falle der erteilten Freigabe - wenn diese verweigert wird, spielt dies ohnehin keine Rolle - die Umgebungssituation zum Zeitpunkt der Anfrage mit der aktuellen Umgebungssituation vergleicht. Die Freigabe der Fahrt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur dann umgesetzt, wenn die aktuelle Umgebungssituation und die Umgebungssituation zum Zeitpunkt der Anfrage sich weitgehend gleichen und lediglich innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes voneinander abweichen. Obwohl die Freigabe prinzipiell auf der Basis von veralteten Daten erfolgt ist, was aufgrund der Übertragung und Bewertung und der dafür benötigten Zeit nie gänzlich zu vermeiden ist, kann so ein sehr sicheres Anfahren bzw. Wiederanfahren des autonomen Fahrzeugs nach der Fahrtfreigabe des fahrzeugexternen Systems unter Einhaltung funktionaler Sicherheitsanforderungen erfolgen. Die Steuerung des Fahrzeugs kann dabei prinzipiell die ihm bekannten Daten zum Zeitpunkt der Anfrage benutzen, welche dafür in einen Zwischenspeicher abgelegt werden, um sie dann nach erfolgter Rückantwort durch das fahrzeugexterne System und die erfolgte Freigabe mit der aktuellen Umgebungssituation zu vergleichen.
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Noch sicherer und zuverlässiger wird das erfindungsgemäße Verfahren, indem es, und so sieht eine vorteilhafte Weiterbildung desselben vor, die Daten zur Umgebungssituation, die von dem fahrzeugexternen System bewertet wurden, zusammen mit der Freigabe an die Steuerung des Fahrzeugs zurückübermittelt werden und diese Daten die Basis für den Vergleich mit der aktuellen Umgebungssituation bilden. Durch diese Rückübertragung der Daten kann in jedem Fall sichergestellt werden, dass bei einer nicht oder nur innerhalb des Toleranzbandes veränderten Umgebungssituation ein sicheres Anfahren bzw. Wiederanfahren des autonom fahrenden Fahrzeugs möglich ist, da so sichergestellt ist, dass die bewerteten Daten und die dem Anfahren zugrunde liegenden Daten identisch sind.
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Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens können die Daten zur Umgebungssituation Sensordaten des Fahrzeugs umfassen. Diese Daten können beispielsweise in Form von Bildern, Bildsequenzen, Videos, Punktewolken, Radarreflexen oder dergleichen übertragen werden, welche von den entsprechenden Sensoren des autonom fahrenden Fahrzeugs wie beispielsweise Kameras, Radar, Lidar, Ultraschallsensoren und dergleichen erfasst werden.
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Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es ferner vor, dass die Daten zur Umgebungssituation Umgebungsdaten des Fahrzeugs, wie beispielsweise dessen Position, die Uhrzeit, Wetterdaten und/oder dergleichen umfassen. Insbesondere diese Gesamtheit aus Sensordaten und Umgebungsdaten ermöglicht es dann dem fahrzeugexternen System die Umgebungssituation um das Fahrzeug bestmöglich und schnellstmöglich zu beurteilen.
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Eine außerordentlich günstige Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es dabei vor, dass das fahrzeugexterne System die Bewertung manuell und/oder automatisiert vornimmt. Wie beim eingangs genannten Stand der Technik bereits erläutert kann das fahrzeugexterne System beispielsweise Teil des Backend-Servers, der sogenannten Vehicle Backends des Fahrzeugherstellers sein. Darauf können mit entsprechend hoher Rechenleistung und fortwährend leicht zu aktualisierenden Algorithmen schwierige und komplexe Situationen automatisiert beurteilt werden. Führt dies zu einem sicheren Ergebnis, können die Daten schnell und direkt an die Steuerung des anfragenden Fahrzeugs zurückübermittelt werden, sodass ein schnelles und effektives System etabliert werden kann. Alternativ dazu oder vorzugsweise dann, wenn die automatisierte Bewertung der Situation immer noch Unklarheiten beinhaltet, kann auch eine manuelle Bewertung erfolgen. Unter einer manuellen Bewertung im Sinne der hier vorliegenden Erfindung ist dabei eine Bewertung durch eine Person zu verstehen, welche eine menschliche Interpretation der Situation vornimmt und dementsprechend die Fahrt wieder freigibt oder verweigert.
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Eine außerordentlich günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht es nun ferner vor, dass die Daten zur Umgebungssituation vor der Übermittlung an das fahrzeugexterne System von der Steuerung des Fahrzeugs verarbeitet, abstrahiert, gefiltert und/oder komprimiert werden. Eine solche Vorverarbeitung der Daten erlaubt es typischerweise, das Datenvolumen entsprechend zu reduzieren und nur die Daten zu übermitteln, die zur Beurteilung der Umgebungssituation des Fahrzeugs tatsächlich notwendig sind. Dies kann einerseits das benötigte Datenvolumen reduzieren und kann dadurch typischerweise auch die Übertragungsgeschwindigkeit für die Daten erhöhen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Daten an das Fahrzeug zurückübermittelt werden, zusammen mit der Freigabe, wie es oben gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee entsprechend beschrieben ist.
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Die Übermittlung der Daten selbst kann dabei auf verschiedene Arten erfolgen. Typischerweise werden die Daten zur Umgebungssituation in Form von Bildern oder Bildsequenzen, Videos, Punktewolken, Radarreflexionen oder auch Tabellen, welche beispielsweise Position, Uhrzeit und dergleichen angeben, übermittelt. Dies gilt sowohl für die Übermittlung der Daten bei der Anfrage als auch, gemäß der oben beschriebenen vorteilhaften Weiterbildung der Idee bei der Zurückübertragung der Daten durch das fahrzeugexterne System zur Beurteilung der aktuellen Situation im Verhältnis zur Umgebungssituation bei der Anfrage.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auch aus dem Ausführungsbeispiel, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher dargestellt ist.
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Die einzige beigefügte Figur zeigt dabei eine Prozessbeschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In der Figur links unten ist eine Umgebungssituation um ein autonom fahrendes Fahrzeug 1, hier beispielsweise ein Lkw dargestellt. Die Situation soll nun so komplex sein, dass sie für die Steuerung des Fahrzeugs 1 alleine nicht zuverlässig zu beurteilen ist. Das autonom fahrende Fahrzeug 1 ist, aufgrund dieser unklaren Umgebungssituation, im Stillstand. Es erfasst insbesondere über seine Umgebungssensoren verschiedene Daten über die Umgebungssituation. Links oberhalb der Verkehrssituation ist beispielhaft für diese Daten ein Situationsbild 2 sowie ein Reflexionsmuster 3, beispielsweise eines Radarsensors entsprechend dargestellt. Diese Daten werden von der Steuerung des Fahrzeugs 1 nun über eine kabellose Übertragung, z.B. üder eine Funkschnittstelle, beispielsweise LTE, WiFi, 5G, V2X oder dergleichen an ein fahrzeugexternes System 4 übermittelt, welches in der Darstellung der Figur rechts oben zu erkennen ist. In diesem fahrzeugexternen System befindet sich beispielsweise ein hier in Form einer Datenbank dargestellter Vehicle Backend 5 und/oder eine Person 6 als Beurteilungsinstanz für die übermittelten Daten. Die übermittelten Daten können dabei wie bereits erwähnt die Sensordaten des Fahrzeugs 1 enthalten, beispielsweise Daten von Radar, Lidar, Ultraschallsensoren, Kameras und dergleichen. Außerdem können weitere Fahrzeug- und Umgebungsdaten mit übertragen werden, beispielsweise die Uhrzeit, die Position des Fahrzeugs, die Temperatur, die Fahrzeugidentifikationsnummer, eine Information, ob ein Anhänger angehängt ist, Wetterinformationen, ob es beispielsweise regnet oder schneit, oder dergleichen.
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Diese Daten stehen dann nach der Übermittlung an das fahrzeugexterne System 4 dort zur Verfügung, um eine Situationsbewertung auf Basis dieser übermittelten Daten vorzunehmen. Die Bewertung kann dabei sowohl automatisiert beispielsweise in einem Teil des Vehicle Backends 5 erfolgen als auch manuell, das heißt also, auf Basis der menschlichen Einschätzung bzw. Interpretation durch die Person 6. Insbesondere ist auch beides möglich, vorzugsweise indem zuerst versucht wird, die Situation automatisiert vollständig zu bewerten und, falls dies nicht gelingt, bei Bedarf die Person 6 hinzugezogen wird.
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Das Ergebnis dieser Bewertung, sei es nun manuell oder automatisiert, ist eine Freigabe für die Weiterfahrt des Fahrzeugs 1, oder auch eine Sperre, wenn die Freigabe aufgrund der Situationseinschätzung des fahrzeugexternen Systems 4 also verweigert wird. Erfolgt nun die Freigabe, gelangt diese über die kabellose Übertragung 7 der Daten zurück zu dem Fahrzeug 1. Der ganze Ablauf bis hierher hat jedoch eine gewisse Zeitspanne benötigt, um die Daten zusammenzustellen, gegebenenfalls zu filtern, zu komprimieren, zu abstrahieren oder dergleichen sowie um die Daten entsprechend zu übertragen. Zusätzlich zu diesen Zeiten, welche typischerweise eher kurz sein werden, kommt die Bewertung der Situation hinzu. Erfolgt diese automatisiert, ist auch diese relativ kurz, muss sie durch die Interpretation der Person 6 erfolgen, wird sie typischerweise etwas länger dauern. Wird nun die Freigabe für das Anfahren bzw. Wiederanfahren an das Fahrzeug 1 zurückgemeldet, ist also bereits eine gewisse Zeit vergangen. Bei sich dynamisch entwickelnden Verkehrssituationen kann diese Zeit, auch wenn sie sehr kurz ist, ausreichen, um die Situation soweit zu verändern, dass eine direkte Umsetzung der Freigabe zu einer sicherheitskritischen Situation führen könnte. Um dies zu verhindern, ist es nun so, dass in der Steuerung des Fahrzeugs 1 die aktuelle Umgebungssituation nochmals erfasst wird, wobei bei einem autonom fahrenden Fahrzeug diese Erfassung ohnehin fortwährend erfolgt, und mit der Umgebungssituation zum Zeitpunkt der Anfrage, welche also eine mehr oder weniger lange Zeitspanne zurückliegt, verglichen wird. Dies kann rein innerhalb des Fahrzeugs erfolgen oder, um die Sicherheit noch weiter zu erhöhen, kann die bewertete Umgebungssituation zusammen mit der Freigabe an das Fahrzeug 1 übertragen werden.
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Letztendlich entscheidend ist aber der Vergleich der Situation zum Zeitpunkt der Anfrage des Fahrzeugs 1 und der Umgebungssituation zum aktuellen Zeitpunkt. Weichen diese Situationen nicht oder kaum voneinander ab, liegen die Veränderungen also alle innerhalb eines Toleranzbandes, dann kann die Freigabe sicher umgesetzt werden, ohne dass eine die Verkehrssicherheit beeinträchtigende Situation entsteht. Ist dies jedoch nicht der Fall, also weichen die Daten der aktuellen Umgebungssituation und die der Umgebungssituation zum Zeitpunkt der Anfrage um mehr als das vorgegebene Toleranzband voneinander ab, dann muss davon ausgegangen werden, dass ein sicheres Anfahren nicht möglich ist, und eine erneute Anfrage muss an das fahrzeugexterne System 4 gesandt werden.
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Hierdurch ist es möglich, die Sicherheit beim Wiederanfahren des Fahrzeugs 1 nach einer unklaren Verkehrssituation anhand der Freigabe eines fahrzeugexternen Systems 4 deutlich sicherer zu gestalten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann dementsprechend auch beim Anfahren des Fahrzeugs 1 nach einem Lade- oder Entladestopp angewandt werden, da auch hier die Situation häufig unklar ist und/oder das autonom fahrende Fahrzeug 1 in einer solchen Situation eine externe Freigabe benötigen, um sicher anfahren zu können. Dies kann sowohl technische Gründe haben als auch durch lokalen Vorschriften begründet sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2019/0196465 A1 [0004]