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Title:
CONTROL DEVICE AND METHOD
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/184637
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention discloses a control device (101) for a vehicle (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) for calculating a vehicle trajectory (102) starting from a start position (103, 303, 403, 503, 603, 703, 803) up to an end position (104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804), having a surroundings-sensing device (105) which is designed to sense free and unoccupied regions in an area surrounding the vehicle (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) and to output corresponding surroundings information (106), and a trajectory-calculation device (107) which is designed to calculate possible first collision-free trajectories for the vehicle (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) on the basis of the surroundings information (106) starting from the start position (103, 303, 403, 503, 603, 703, 803) and to calculate possible second collision-free trajectories for the vehicle (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) starting from the end position (104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804), wherein the trajectory-calculation device (107) is also designed to identify at least one pair of first collision-free trajectories and second collision-free trajectories whose trajectory end positions (713, 813, 814) lie within a predefined tolerance range with respect to one another, and to output the at least one pair as a vehicle trajectory (102). The present invention further relates to a corresponding method.

Inventors:
YOO, Yong-Ho (Württemberger Str. 51, Schwalbach, 65824, DE)
DEUSCH, Hendrik (Emser Str. 64, Wiesbaden, 65195, DE)
EDLING, Frank (Mecklenburger Str. 58, Schwalbach, 65824, DE)
Application Number:
DE2018/200017
Publication Date:
October 11, 2018
Filing Date:
February 26, 2018
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG (Guerickestr. 7, Frankfurt, 60488, DE)
International Classes:
B62D15/02
Foreign References:
US20130151060A12013-06-13
US20100204866A12010-08-12
US20090085771A12009-04-02
Other References:
None
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Claims:
Ansprüche

1. Steuervorrichtung (101) für ein Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) zum Berechnen einer Fahrzeugtraj ek- torie (102) ausgehend von einer Startposition (103, 303, 403, 503, 603, 703, 803) zu einer Endposition (104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804), mit: einer Umfelderfassungseinrichtung (105), welche ausgebildet ist, freie und belegte Bereiche in einem Umfeld des Fahrzeugs (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) zu erfassen und entspre¬ chende Umfeldinformationen (106) auszugeben, einer Traj ektorienberechnungseinrichtung (107), welche ausgebildet ist, basierend auf den Umfeldinformationen (106) aus¬ gehend von der Startposition (103, 303, 403, 503, 603, 703, 803) mögliche erste kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) zu berechnen und ausgehend von der Endposition (104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804) mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) zu be¬ rechnen, wobei die Traj ektorienberechnungseinrichtung (107) ferner ausgebildet ist, mindestens ein Paar von ersten kollisions¬ freien Trajektorien und zweiten kollisionsfreien Trajektorien zu identifizieren, deren Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen, und das mindestens eine Paar als Fahrzeugtraj ektorie (102) auszugeben.

2. Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 1, wobei die

Traj ektorienberechnungseinrichtung (107) ausgebildet ist, die ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien als kürzeste mögliche Trajektorien zu berechnen.

3. Steuervorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Toleranzbereich derart vorgegeben ist, dass es dem Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) ge¬ mäß seiner fahrphysikalischen Parameter möglich ist, von der Traj ektorienendposition (713, 813, 814) der ersten Trajekto- rie in die Traj ektorienendposition (713, 813, 814) der zweiten Trajektorie einzuschwenken und dieser zu folgen.

4. Steuervorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Traj ektorienberechnungseinrichtung (107) ausgebildet ist, die ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien als Kombination einer Kreisbahn und einer Geraden und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer Kreisbahn und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer

Kreisbahn und einer Geraden zu berechnen.

5. Steuervorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Traj ektorienberechnungseinrichtung (107) ausgebildet ist, ausgehend von der jeweiligen Anfangsposition die Trajektorien mit einer vorgegebenen Winkelauflösung zu berechnen .

6. Steuervorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Traj ektorienberechnungseinrichtung (107) ausgebildet ist, die Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) in ein Koordinatensystem der Endposition (104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804) zu transformieren und in dem Koordinatensystem der Endposition (104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804) zu prüfen, ob die Traj ektorienendpositio¬ nen (713, 813, 814) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbe¬ reichs zueinander liegen.

7. Steuervorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Traj ektorienberechnungseinrichtung (107) ausgebildet ist, wenn für kein Paar aus den ersten Trajekto- rien und den zweiten Trajektorien die jeweiligen Trajektori- enendpositionen (713, 813, 814) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen, diejenigen Trajektori- enendpositionen (713, 813, 814) einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajektorie zu identifizieren, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen, und die Trajektori- enendposition (713, 813, 814) der identifizierten zweiten Trajektorie als Zwischenendposition zu wählen, wobei die Traj ektorienberechnungseinrichtung (107) ausgebildet ist, ausgehend von der Zwischenendposition mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) zu berechnen und mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenendposition berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien zu identifizieren, deren Trajektori- enendpositionen (713, 813, 814) innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen.

8. Steuervorrichtung (101) nach Anspruch 7, wobei die Traj ektorienberechnungseinrichtung (107) ausgebildet ist, iterativ diejenigen Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajektorie zu identifizieren, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen, und ausgehend von der Zwischenendposition der jeweiligen zweiten Trajektorie mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) zu berechnen bis mindestens ein Paar von ersten kollisi¬ onsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenend- position berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien identifizierbar ist, deren Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zuei¬ nander liegen.

9. Verfahren zum Berechnen einer Fahrzeugtraj ektorie (102) für ein Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) ausge¬ hend von einer Startposition (103, 303, 403, 503, 603, 703, 803) zu einer Endposition (104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804), aufweisend die Schritte:

Erfassen (Sl) von freien und belegten Bereichen in einem Umfeld des Fahrzeugs (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) und Ausgeben entsprechender Umfeldinformationen (106),

Berechnen (S2) erster kollisionsfreier Trajektorien für das Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) basierend auf den Umfeldinformationen (106) ausgehend von der Startposition (103, 403, 503, 603, 703, 803),

Berechnen (S3) zweiter kollisionsfreier Trajektorien für das Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) basierend auf den Umfeldinformationen (106) ausgehend von der Endposition (104, 404, 504, 604, 704, 804),

Identifizieren (S4) mindestens eines Paars von ersten kollisionsfreien Trajektorien und zweiten kollisionsfreien Trajektorien, deren Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander lie¬ gen, und Ausgeben (S5) des mindestens einen Paars als Fahrzeugtraj ek- torie (102) .

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die ersten Trajekto- rien und die zweiten Trajektorien als kürzeste mögliche

Trajektorien berechnet werden.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 und 10, wobei der Toleranzbereich derart vorgegeben ist, dass es dem Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) gemäß seiner fahrphysikalischen Parameter möglich ist, von der Trajektori- enendposition (713, 813, 814) der ersten Trajektorie in die Traj ektorienendposition (713, 813, 814) der zweiten Trajektorie einzuschwenken und dieser zu folgen.

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 11, wobei die ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien als Kombination einer Kreisbahn und einer Geraden und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer Kreisbahn und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer Kreisbahn und einer Geraden berechnet werden.

13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 12, wobei ausgehend von der jeweiligen Anfangsposition die

Trajektorien mit einer vorgegebenen Winkelauflösung berechnet werden; und/oder wobei die Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) in ein Koordinatensystem der Endposition (104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804) transformiert werden und in dem Koordinatensystem der Endposition (104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804) geprüft wird, ob die Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen.

14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche 9 bis 13, wobei wenn für kein Paar aus den ersten Trajektorien und den zweiten Trajektorien die jeweiligen Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen, diejenigen Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajek- torie identifiziert werden, welche den geringsten Abstand zu¬ einander aufweisen, und die Traj ektorienendposition (713, 813, 814) der identifizierten zweiten Trajektorie als Zwischenendposition gewählt wird, wobei ausgehend von der Zwischenendposition mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) berechnet werden und mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenendposition berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien identifiziert wird, deren Trajektori- enendpositionen (713, 813, 814) innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei iterativ diejenigen Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) einer ersten

Trajektorie und einer zweiten Trajektorie identifiziert wer¬ den, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen, und ausgehend von der Zwischenendposition der jeweiligen zweiten Trajektorie mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug (100, 300, 400, 500, 600, 700, 800) berechnet werden, bis mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenendposition berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien identifiziert wird, deren Traj ektorienendpositionen (713, 813, 814) innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander lie¬ gen .

Description:
Beschreibung Titel

STEUERVORRICHTUNG UND VERFAHREN Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervor ¬ richtung für ein Fahrzeug zum Berechnen einer Fahrzeugtraj ek- torie ausgehend von einer Startposition zu einer Endposition. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein ent ¬ sprechendes Verfahren.

Stand der Technik

Obwohl die vorliegende Erfindung im Folgenden hauptsächlich in Zusammenhang mit Personenkraftwagen beschrieben wird, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern kann mit jeder Art von Fahrzeug genutzt werden.

In modernen Fahrzeugen wird der Fahrer immer häufiger durch Assistenzsysteme unterstützt, die ein automatisiertes oder zumindest teilautomatisiertes Fahren ermöglichen.

Beispielsweise kann ein Fahrerassistenzsystem für einen Fahrer das Einparken des Fahrzeugs übernehmen. Dazu muss das Fahrerassistenzsystem ausgehend von der momentanen Position des Fahrzeugs eine Trajektorie auswählen, über welche das Fahrzeug in die Parklücke bewegt werden kann.

Die Berechnung möglicher Trajektorien ist üblicherweise sehr aufwändig und erfordert eine hohe Rechenleistung. Offenbarung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine effizientere Traj ektorienplanung für Fahrzeuge zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9.

Demgemäß ist vorgesehen:

Eine Steuervorrichtung für ein Fahrzeug zum Berechnen einer Fahrzeugtraj ektorie ausgehend von einer Startposition zu ei ¬ ner Endposition, mit einer Umfelderfassungseinrichtung, welche ausgebildet ist, freie, also befahrbare, und belegte, also nicht befahrbare, Bereiche in einem Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen und entsprechende Umfeldinformationen auszugeben, und einer Traj ektorienberechnungseinrichtung, welche ausgebildet ist, basierend auf den Umfeldinformationen ausgehend von der Startposition mögliche erste kollisionsfreie Trajek- torien für das Fahrzeug zu berechnen und ausgehend von der Endposition mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug zu berechnen, wobei die Traj ektorienberechnungs ¬ einrichtung ferner ausgebildet ist, mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und zweiten kollisionsfreien Trajektorien zu identifizieren, deren Traj ektorienend- positionen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zu ¬ einander liegen, und das mindestens eine Paar als Fahrzeug- trajektorie auszugeben.

Ferner ist vorgesehen: Ein Verfahren zum Berechnen einer Fahrzeugtraj ektorie für ein Fahrzeug ausgehend von einer Startposition zu einer Endposi ¬ tion, aufweisend die Schritte Erfassen von freien und beleg ¬ ten Bereichen in einem Umfeld des Fahrzeugs und Ausgeben entsprechender Umfeldinformationen, Berechnen erster kollisionsfreier Trajektorien für das Fahrzeug basierend auf den Umfel ¬ dinformationen ausgehend von der Startposition, Berechnen zweiter kollisionsfreier Trajektorien für das Fahrzeug basierend auf den Umfeldinformationen ausgehend von der Endposition, Identifizieren mindestens eines Paars von ersten kollisionsfreien Trajektorien und zweiten kollisionsfreien Trajektorien, deren Traj ektorienendpositionen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen, und Ausgeben des mindestens einen Paars als Fahrzeugtraj ektorie .

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es sehr aufwändig ist, alle möglichen Fahrzeugtraj ektorien inklusive möglicher Zwischenschritte ausgehend von der Startpo ¬ sition des Fahrzeugs zu berechnen, wie oben bereits zum Stand der Technik beschrieben.

Die vorliegende Erfindung basiert daher auf er Erkenntnis, dass der Rechenaufwand zur Berechnung einer Fahrzeugtraj ekto ¬ rie z.B. für einen automatischen Einparkvorgang deutlich reduziert werden kann, wenn ausgehend von der Startposition und gleichzeitig ausgehend von der gewünschten Endposition des Fahrzeugs mögliche kollisionsfreie Trajektorien berechnet werden .

Die vorliegende Erfindung kann z.B. zur Berechnung einer Fahrzeugtraj ektorie für einen Einparkvorgang des Fahrzeugs genutzt werden. Die Startposition kann dabei z.B. als die ak- tuelle Position des Fahrzeugs vorgegeben werden. Die Endposi ¬ tion kann z.B. durch eine Assistenzfunktion, wie einen Parkassistenten, vorgegeben werden, welcher vorab eine mögliche Parkposition identifizieren kann.

Die Umfelderfassungseinrichtung kann z.B. Sensoren aufweisen, welche geeignet sind, das Umfeld des Fahrzeugs zu erfassen. Solche Sensoren können z.B. Ultraschallsensoren, Radarsensoren, LIDAR Sensoren oder dergleichen sein. Die Umfelderfassungseinrichtung kann aber z.B. auch ein zentrales Steuergerät in dem Fahrzeug sein, welches basierend auf Sensordaten anderer Systeme ein Umfeldmodell für das Fahrzeug erstellt und anderen Fahrzeugsystem, wie z.B. der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, bereitstellt.

Die vorliegende Erfindung sieht ferner die Traj ektorienbe ¬ rechnungseinrichtung vor. Die Traj ektorienberechnungseinrichtung berechnet die oben bereits erwähnten ersten kollisions ¬ freien Trajektorien ausgehend von der Startposition und die zweiten kollisionsfreien Trajektorien ausgehend von der Endposition.

Unter kollisionsfreien Trajektorien sind Trajektorien des Fahrzeugs zu verstehen, welche das Fahrzeug zurücklegen kann, ohne mit einem Hindernis in der Fahrzeugumgebung zu kollidie ¬ ren. Es versteht sich, dass z.B. auch Mindestabstände zu den Objekten bzw. Hindernissen vorgegeben sein können, die nicht unterschritten werden dürfen.

Hat die Traj ektorienberechnungseinrichtung die ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien berechnet, prüft diese, ob die Traj ektorienendpositionen von mindestens einer ersten und einer zweiten Trajektorie innerhalb des vorgegebenen To ¬ leranzbereichs zueinander liegen.

Der Toleranzbereich kann so gewählt sein, dass das Fahrzeug von der Traj ektorienendposition der ersten Trajektorie in die Traj ektorienendposition der zweiten Trajektorie einschwenken kann .

Folglich kann das Fahrzeug der ausgewählten ersten Trajektorie und im Anschluss der ausgewählten zweiten Trajektorie folgen um von der Startposition zur Endposition zu gelangen. Die Steuervorrichtung kann z.B. dazu ausgebildet sein, dass Fahrzeug ohne Zutun des Fahrers auf der ausgewählten ersten Trajektorie und im Anschluss der ausgewählten zweiten Trajektorie zu steuern, um die Endposition zu erreichen. Alternativ kann die Steuervorrichtung die ausgewählte ersten Trajektorie und die ausgewählte zweite Trajektorie an ein entsprechendes Assistenzsystem ausgeben.

Der Rechenaufwand zur Berechnung der Fahrzeugtraj ektorie von der Startposition in die Endposition verringert sich durch den zweiseitigen Ansatz der vorliegenden Erfindung deutlich, da die Anzahl der zu prüfenden Varianten drastisch reduziert wird .

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.

In einer Ausführungsform kann die Traj ektorienberechnungsein- richtung ausgebildet sein, die ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien als kürzeste mögliche Trajektorien zu berechnen . Eine Möglichkeit solche Trajektorien zu berechnen wird z.B. in der Dissertation „Two-step Trajectory Planning for Automatic Parking" von Bernhard Robert Müller vorgegeben, siehe insbesondere „3.2.2 Shortest Admissible Trajectory Sequences according to Reeds and Shepp" .

In einer Ausführungsform kann der Toleranzbereich derart vorgegeben sein, dass es dem Fahrzeug gemäß seiner fahrphysika ¬ lischen Parameter möglich ist, von der Endposition der ersten Trajektorie in die Endposition der zweiten Trajektorie einzu ¬ schwenken und dieser zu folgen.

Der Toleranzbereich kann sich also z.B. auf eine Entfernung zwischen den Endpositionen beziehen. Gleichzeitig kann der Toleranzbereich aber z.B. auch die Winkel der Trajektorien zueinander berücksichtigen. Beispielsweise kann der maximal erlaubte Winkel zwischen der ersten und der zweiten Trajektorie an deren Endpunkten dem maximalen Winkel entsprechen, den das Fahrzeug überwinden kann.

In einer Ausführungsform kann die Traj ektorienberechnungsein- richtung ausgebildet sein, die ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien als Kombination einer Kreisbahn und einer Geraden und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer Kreisbahn und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer Kreisbahn und einer Geraden zu berechnen.

Die Einschränkung möglicher Formen der Trajektorien ermöglicht eine einfache Berechnung der Trajektorien. In einer Ausführungsform kann die Traj ektorienberechnungsein- richtung ausgebildet sein, ausgehend von der jeweiligen Anfangsposition die Trajektorien mit einer vorgegebenen Winkelauflösung zu berechnen.

Unter dem Begriff Winkelauflösung ist hierbei die Winkelauflösung zu verstehen, mit der die Umgebung um das Fahrzeug „abgetastet" wird. Beispielsweise würde bei einer Winkelauf ¬ lösung von 90° nur eine Linie nach vorne, eine nach oben, eine nach unten und eine nach hinten überprüft. Bei einer Auflösung von 2° wären es dementsprechend 180 Geraden (all diese Geraden schneiden sich im Fahrzeugursprung) . Die Berechnung der Trajektorien endet, wenn eine Kollision mit einem Objekt bzw. Hindernis festgestellt wird.

In einer Ausführungsform kann die Traj ektorienberechnungsein- richtung ausgebildet sein, die Traj ektorienendpositionen in ein Koordinatensystem der Endposition zu transformieren und in dem Koordinatensystem der Endposition zu prüfen, ob die Traj ektorienendpositionen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen.

Befinden sich die Trajektorien beide in dem gleichen Koordinatensystem, wird ein Vergleich der Traj ektorienendpositionen vereinfacht. Das Koordinatensystem der Endposition kann seinen Ursprung z.B. in der Endposition haben.

In einer Ausführungsform kann die Traj ektorienberechnungsein- richtung ausgebildet sein, wenn für kein Paar aus den ersten Trajektorien und den zweiten Trajektorien die jeweiligen Traj ektorienendpositionen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen, diejenigen Traj ektorienendpo- sitionen einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajekto- rie zu identifizieren, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen, und die Traj ektorienendposition der identifizierten zweiten Trajektorie als Zwischenendposition zu wählen. Die Traj ektorienberechnungseinrichtung kann ferner ausgebildet sein, ausgehend von der Zwischenendposition mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug zu be ¬ rechnen und mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenendposition berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien zu identifizieren, deren Traj ektorienendpositionen innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen.

Liegen keine Endpunkte einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajektorie innerhalb des Toleranzbereichs zueinan ¬ der, sieht die vorliegende Erfindung also vor, dass die be ¬ reits berechneten ersten Trajektorien und zweiten Trajektorien als Zwischenergebnisse genutzt werden, welche die Basis für die weitere Berechnung darstellen. Ausgehend von den am nächsten zueinander liegenden Traj ektorienendpositionen wird folglich die ursprüngliche Berechnung zumindest für die zwei ¬ ten Trajektorien wiederholt.

In einer Ausführungsform kann die Traj ektorienberechnungseinrichtung ausgebildet sein, iterativ diejenigen Trajektori- enendpositionen einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajektorie zu identifizieren, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen, und ausgehend von der Zwischenendposi ¬ tion der jeweiligen zweiten Trajektorie mögliche zweite kol ¬ lisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug zu berechnen bis mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenendposition berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien identifizierbar ist, deren Traj ektorienendpositionen innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen.

Wie oben bereits dargelegt, nutzt die vorliegende Erfindung die Ergebnisse vorheriger Berechnungsschritte und versucht nicht, alle Möglichkeiten zu berechnen, um eine geeignete Trajektorie auszuwählen. Dadurch wird der Rechenaufwand deut ¬ lich reduziert.

Bei der iterativen Lösung der Traj ektoriensuche kann ferner auch ein Abbruchkriterium, wie z.B. eine maximale Anzahl von Iterationen vorgegeben werden.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verb ¬ esserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.

Die Steuervorrichtung kann z.B. als Steuergerät in dem Fahrzeug ausgebildet sein. Ferner kann die Steuervorrichtung auch aus einem Verbund von Steuergeräten ausgebildet sein. Die Steuervorrichtung kann ferner als Kombination von Hard- und Software ausgebildet sein. Beispielweise können die Funktio ¬ nen der Steuervorrichtung als Computerprogramm in einer Recheneinrichtung oder einem Verbund von Recheneinrichtungen ausgeführt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei: ein Blockdiagram einer Ausführungsform einer Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Ablaufdiagram einer Ausführungsform eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Diagramm möglicher Traj ektorien, ein Diagramm mit einer Fahrzeugumgebung sowie ei ner Startposition und einer Endposition, ein Diagramm mit ersten kollisionsfreien Trajek- torien, ein Diagramm mit zweiten kollisionsfreien Trajek torien, ein Diagramm mit einer Traj ektorienendposition und einer Zwischenposition, und

Fig. 8 ein Diagramm mit einer finalen Trajektorie.

In allen Figuren sind gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente und Vorrichtungen - sofern nichts anderes angegeben ist - mit denselben Bezugszeichen versehen worden. Ausführungsformen der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagram einer Ausführungsform einer Steuervorrichtung 101, die in einem Fahrzeug 100 angeordnet ist .

Die Steuervorrichtung 101 weist eine Umfelderfassungseinrichtung 105 auf, die mit einer Traj ektorienberechnungseinrich- tung 107 gekoppelt ist.

Die Umfelderfassungseinrichtung 105 erfasste freie und belegte Bereiche in einem Umfeld des Fahrzeugs 100 und gibt entsprechende Umfeldinformationen 106 aus.

Die Traj ektorienberechnungseinrichtung 107 berechnet basierend auf den Umfeldinformationen 106 ausgehend von der Startposition 103 mögliche erste kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug 100. Ferner berechnet die Traj ektorienberech ¬ nungseinrichtung 107 ausgehend von einer vorgesehenen Endposition 104 mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug 100.

Die Traj ektorienberechnungseinrichtung 107 identifiziert im Anschluss mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und zweiten kollisionsfreien Trajektorien, deren Traj ektorienendpositionen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen. Das mindestens eine Paar wird dann als Fahrzeugtraj ektorie 102 ausgegeben.

Die Traj ektorienberechnungseinrichtung 107 kann die ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien beispielsweise als kürzeste mögliche Trajektorien berechnen. Eine Möglichkeit solche Trajektorien zu berechnen wird z.B. in der Dissertation „Two-step Trajectory Plannung for Automatic Parking" von Bernhard Robert Müller vorgegeben, siehe insbesondere „3.2.2 Shortest Admissible Trajectory Sequences according to Reeds and Shepp" .

Die ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien können ferner z.B. als Kombination einer Kreisbahn und einer Geraden und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer Kreisbahn und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer Kreisbahn und einer Geraden berechnet werden.

Um den Rechenaufwand zu reduzieren, kann die Traj ektorienbe- rechnungseinrichtung 107 ausgebildet sein, ausgehend von der jeweiligen Anfangsposition die Trajektorien mit einer vorgegebenen Winkelauflösung zu berechnen.

Der Toleranzbereich für die Identifikation des Paares aus erster Trajektorie und zweiter Trajektorie kann derart vorge ¬ geben sein, dass es dem Fahrzeug 100 gemäß seiner fahrphysi ¬ kalischen Parameter möglich ist, von der Traj ektorienendposi- tion der ersten Trajektorie in die Traj ektorienendposition 104 der zweiten Trajektorie einzuschwenken und dieser zu folgen .

Die Traj ektorienberechnungseinrichtung 107 kann die Trajekto- rienendpositionen ferner in ein Koordinatensystem der Endposition 104 transformieren und in dem Koordinatensystem der Endposition 104 prüfen, ob die Traj ektorienendpositionen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander lie ¬ gen . Sollten für kein Paar aus den ersten Trajektorien und den zweiten Trajektorien die jeweiligen Traj ektorienendpositionen innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander lie ¬ gen, kann die Traj ektorienberechnungseinrichtung 107 ein iteratives Verfahren durchführen. Die Traj ektorienberechnungs ¬ einrichtung 107 kann dann diejenigen Traj ektorienendpositionen einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajektorie identifizieren, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen, und die Traj ektorienendposition der identifizierten zweiten Trajektorie als Zwischenendposition wählen. Mit dieser Zwischenposition kann die Traj ektorienberechnungseinrichtung 107 mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug 100 berechnen und mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenendposition berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien identifizieren, deren Traj ektorienendpositionen innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen.

Sollte sich auch in diesem zweiten Durchgang kein geeignetes Paar finden, kann die Traj ektorienberechnungseinrichtung 107 weiterhin iterativ vorgehen.

Die Traj ektorienberechnungseinrichtung 107 kann erneut diejenigen Traj ektorienendpositionen einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajektorie identifizieren, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen, und ausgehend von der Zwischenendposition der jeweiligen zweiten Trajektorie mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug 100 be ¬ rechnen bis mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenendposition berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien identifizierbar ist, deren Traj ektorienendpositionen innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen. Als Abbruchkriterium kann z.B. die Anzahl der Iterationen dienen.

Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagram einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Berechnen einer Fahrzeugtraj ektorie 102 für ein Fahrzeug 100, 300, 400, 500, 600, 700, 800 ausgehend von einer Startposition 103, 303, 403, 503, 603, 703, 803 zu ei ¬ ner Endposition 104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804.

Das Verfahren weist das Erfassen Sl von freien und belegten Bereichen in einem Umfeld des Fahrzeugs 100, 300, 400, 500, 600, 700, 800 und das Ausgeben entsprechender Umfeldinforma ¬ tionen 106 auf. Ferner werden erste kollisionsfreie Trajekto- rien für das Fahrzeug 100, 300, 400, 500, 600, 700, 800 ba ¬ sierend auf den Umfeldinformationen 106 ausgehend von der Startposition 103, 303, 403, 503, 603, 703, 803 berechnet S2.

Zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug 100 wer ¬ den basierend auf den Umfeldinformationen 106 ausgehend von der Endposition 104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804 berechnet S3.

Das Verfahren sieht das Identifizieren S4 mindestens eines Paars von ersten kollisionsfreien Trajektorien und zweiten kollisionsfreien Trajektorien, deren Traj ektorienendpositio- nen 713, 813, 814 innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbe ¬ reichs zueinander liegen, und das Ausgeben S5 des mindestens einen Paars als Fahrzeugtraj ektorie 102 vor.

Der Toleranzbereich kann derart vorgegeben sein, dass es dem Fahrzeug 100, 300, 400, 500, 600, 700, 800 gemäß seiner fahr ¬ physikalischen Parameter möglich ist, von der Endposition 104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804 der ersten Trajektorie in die Endposition 104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804 der zweiten Trajektorie einzuschwenken und dieser zu folgen.

Ferner können die ersten Trajektorien und die zweiten Trajek- torien z.B. als kürzeste mögliche Trajektorien berechnet wer ¬ den. Die ersten Trajektorien und die zweiten Trajektorien können ferner auch als Kombination einer Kreisbahn und einer Geraden und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer Kreisbahn und/oder als Kombination einer Kreisbahn und einer Kreisbahn und einer Geraden berechnet werden.

Das Verfahren kann ferner vorsehen, dass ausgehend von der jeweiligen Anfangsposition die Trajektorien mit einer vorgegebenen Winkelauflösung berechnet werden.

Ferner können die Traj ektorienendpositionen 713, 813, 814 in ein Koordinatensystem der Endposition 104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804 transformiert werden und in dem Koordinatensystem der Endposition 104, 304, 310, 311, 404, 504, 604, 704, 804 geprüft werden, ob die Traj ektorienendpositio ¬ nen 713, 813, 814 innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbe ¬ reichs zueinander liegen.

Ergibt ein erster Durchlauf des Verfahrens kein Ergebnis, wenn z.B. für kein Paar aus den ersten Trajektorien und den zweiten Trajektorien die jeweiligen Traj ektorienendpositionen 713, 813, 814 innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen, können diejenigen Traj ektorienendpositionen 713, 813, 814 einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajektorie identifiziert werden, welche den geringsten Ab ¬ stand zueinander aufweisen. Die Traj ektorienendposition 713, 813, 814 der identifizierten zweiten Trajektorie kann als Zwischenendposition gewählt werden. Ausgehend von der Zwischenendposition können dann mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug 100, 300, 400, 500, 600, 700, 800 berechnet werden und mindestens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenendposition berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien identifiziert werden, deren

Traj ektorienendpositionen 713, 813, 814 innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen.

Das Verfahren kann nun iterativ durchgeführt werden, bis ein Ergebnis vorliegt. Dazu können iterativ diejenigen Trajekto- rienendpositionen 713, 813, 814 einer ersten Trajektorie und einer zweiten Trajektorie identifiziert werden, welche den geringsten Abstand zueinander aufweisen. Ausgehend von der Zwischenendposition der jeweiligen zweiten Trajektorie können mögliche zweite kollisionsfreie Trajektorien für das Fahrzeug 100, 300, 400, 500, 600, 700, 800 berechnet werden, bis min ¬ destens ein Paar von ersten kollisionsfreien Trajektorien und den basierend auf der Zwischenendposition berechneten zweiten kollisionsfreien Trajektorien identifiziert wird, deren

Traj ektorienendpositionen 713, 813, 814 innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander liegen.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm möglicher Trajektorien 320, 321, 322, wie sie durch die Traj ektorienberechnungseinrichtung 107 berechnet werden können.

Die Trajektorien 320, 321, 322 gehen von einer Startposition 303 aus und enden jeweils in den Endpositionen 304, 310 und 311. Die Trajektorie 320 besteht aus einer Kreisbahn bzw. einem Segment einer Kreisbahn und einer Geraden (vorwärts gefahren) .

Die Trajektorie 321 besteht aus einer Kreisbahn bzw. einem Segment einer Kreisbahn, welches rückwärts gefahren wird, und einer Kreisbahn bzw. einem Segment einer Kreisbahn welches vorwärts gefahren wird.

Die Trajektorie 322 besteht aus einer Kreisbahn bzw. einem Segment einer Kreisbahn, welches rückwärts gefahren wird, ei ¬ ner Kreisbahn bzw. einem Segment einer Kreisbahn welches vorwärts gefahren wird, und einer Geraden.

Die hier genannten Traj ektorienarten 320, 321, 322 sind die Basis für die Berechnung der ersten und zweiten Trajektorien durch die Traj ektorienberechnungseinrichtung . Es versteht sich, dass in Varianten auch andere Traj ektorienarten genutzt werden können.

Fig. 4 zeigt ein Diagramm mit einer Fahrzeugumgebung eines Fahrzeugs 400, sowie einer Startposition 403 und einer Endpo ¬ sition 404. Die Fahrzeugumgebung ist durch eine Grenze 412 begrenzt. Diese stellt die Objekte bzw. Hindernisse dar, die nicht befahren bzw. überfahren werden können. Es ist zu erkennen, dass die Endposition 404 innerhalb einer (Park-) Lücke angeordnet ist, in welche das Fahrzeug 400 fahren soll.

Die Anordnung der Fig. 4 bildet die Grundlage für die Erläu ¬ terung des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Figs . 5 bis 8. Fig. 5 zeigt ein Diagramm mit ersten kollisionsfreien Trajek- torien. Es ist zu erkennen, dass ausgehend von der Startposi ¬ tion 503 des Fahrzeugs 500, mögliche Trajektorien berechnet werden, welche das Fahrzeug 500 befahren kann. Dies geschieht sowohl für eine Vorwärtsfahrt als auch eine Rückwärtsfahrt. Die jeweiligen Endpositionen sind ebenfalls dargestellt, der Übersichtlichkeit halber aber nicht separat mit Bezugszeichen versehen .

Es ist deutlich zu erkennen, dass für die Berechnung der ersten Trajektorien eine Winkelauflösung, wie sie oben erläutert wurde, vorgegeben wurde.

Fig. 6 zeigt ein Diagramm mit zweiten kollisionsfreien

Trajektorien. Ähnlich dem Diagramm der Fig. 5 ist zu erkennen, dass ausgehend von der Startposition 603 des Fahrzeugs 600, mögliche Trajektorien berechnet werden, welche das Fahr ¬ zeug 600 befahren kann. Dies geschieht auch hier für eine Vorwärtsfahrt und eine Rückwärtsfahrt. Die jeweiligen Endpo ¬ sitionen sind ebenfalls dargestellt, der Übersichtlichkeit halber aber nicht separat mit Bezugszeichen versehen.

Auch hier wurde die vorgegebene Winkelauflösung beibehalten.

Fig. 7 zeigt ein Diagramm mit einer Traj ektorienendposition 713. Die Traj ektorienendposition 713 dient als zwischenschritt, da aus den ersten Trajektorien der Fig. 5 und den zweiten Trajektorien der Fig. 6 kein Paar identifiziert werden konnte, dessen Traj ektorienendpositionen innerhalb des vorgegebenen Toleranzbereichs zueinander gelegen hätten.

Die Traj ektorienendposition 713 stellt folglich diejenige Traj ektorienendposition einer zweiten Trajektorie dar, welche den geringsten Abstand zu einer der Traj ektorienendpositionen einer der ersten Trajektorien aufweist.

Fig. 8 zeigt ein Diagramm mit einer finalen Trajektorie, die sich nach mehreren Iterationen des Verfahrens ergibt.

Die finale Trajektorie verläuft zuerst auf die Trajektori- enendposition 814. Von dieser auf die Traj ektorienendposition 815. Von der Traj ektorienendposition 815 verläuft die finale Trajektorie auf die Traj ektorienendposition 813 und schließ ¬ lich auf die Endposition 804.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modi ¬ fizierbar. Insbesondere lässt sich die Erfindung in mannigfaltiger Weise verändern oder modifizieren, ohne vom Kern der Erfindung abzuweichen.

Bezugs zeichen

100, 300, 400 Fahrzeug

500, 600, 700, 800 Fahrzeug

101 Steuervorrichtung

102 Fahrzeugtraj ektorie

103, 403 Startposition

503, 603, 703, 803 Startposition

104, 304, 310, 311 Endposition

404, 604, 704, 804 Endposition

105 Umfelderfassungseinrichtung

106 Umfeldinformationen

107 Traj ektorienberechnungseinrichtung

320, 321, 322 Traj ektorien

412, 512, 612, 712, Grenze

713, 813, 814 Traj ektorrenendposition

Sl - S5 Verfahrensschritte