Titel

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von Notfalltrajektorien und zum Betreiben von automatisierten Fahrzeugen

Die vorliegende Erfindung betrifft unter anderem ein Verfahren zum Bestimmen von Notfalltrajektorien und ein Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs.

Offenbarung der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen von Notfalltrajektorien umfasst einen Schritt des Empfangens von Routendatenwerten, welche Routenangaben der automatisierten Fahrzeuge repräsentieren, einen Schritt des Bestimmens von Notfalltrajektorien für jedes der automatisierten Fahrzeuge, abhängig von den Routenangaben der automatisierten Fahrzeuge, wobei die Notfalltrajektorien jeweils einen zeitlichen und/oder örtlichen vorgegebenen Mindestabstand zueinander einhalten und einen Schritt des Übertragens der Notfalltrajektorien an die automatisierten Fahrzeuge zum Betreiben der automatisierten Fahrzeuge.

Unter einem automatisierten Fahrzeug ist ein Fahrzeug, welches gemäß einem der SAE- Level 1 bis 5 (siehe Norm SAE J3016) ausgebildet ist, zu verstehen.

Unter einer (Normal- und/oder Notfall-) Trajektorie ist eine vorgegebene Route für ein automatisiertes Fahrzeug zu verstehen, welche beispielsweise mittels einer automatisierten Quer- und/oder Längssteuerung abgefahren wird. In einer Ausführungsform repräsentiert eine Trajektorie beispielsweise diskrete Koordinatenpunkte und/oder Vektoren, etc.

Dabei stellt die Normaltrajektorie insbesondere eine Verbindung zwischen einem Startpunkt (beispielsweise eine Position des entsprechenden automatisierten Fahrzeugs zum Zeitpunkt des Bestimmens der Normaltrajektorie) und einem Zielpunkt dar, wobei das Bestimmen der Normaltrajektorie beispielsweise erfolgt, indem Umgebungsmerkmale [Verkehrsdichte, Straßenverläufe, Kreuzungen, andere Fahrzeuge, etc.] berücksichtigt werden. Vorzugsweise stellt die Normaltrajektorie eine Route für das automatisierte Fahrzeug dar, welche von einem Verkehrsleitsystem (für automatisierte Fahrzeug) unter Berücksichtigung weiterer (automatisierter) Fahrzeuge bzw. sonstige Objekte mittels einer (digitalen) Karte bestimmt wird, wobei beim Bestimmen eine Kommunikationsverbindung zwischen dem automatisierten Fahrzeug und dem Verkehrsleitsystem - beispielsweise zum Anpassen der Route an sich ändernde Bedingungen (Fußgänger, Fahrzeugbewegungen, etc.) - vorausgesetzt wird.

Die Notfalltrajektorie stellt eine Route dar, welche beispielsweise dazu dient - ausgehend von einer Position zum Zeitpunkt des Eintretens des Notfalls - schnellstmöglich einen sicheren Halt des automatisierten Fahrzeugs (ohne Kollisionen mit Objekten, weiteren Fahrzeugen, etc.) herbeizuführen. Vorzugsweise umfasst die Notfalltrajektorie eine schnellstmögliche Route in einen sicheren Bereich (Randbereich eines Verkehrsweges, Parkplatz, etc.).

Die Routenangaben umfassen beispielsweise die Normaltrajektorie und/oder eine (aktuelle) Position des automatisierten Fahrzeugs, insbesondere entlang der Normaltrajektorie.

Unter einem einzuhaltenden zeitlichen und/oder örtlichen vorgegebenen Mindestabstand der Notfalltrajektorien zu einander ist zu verstehen, dass sich diese Notfalltrajektorien entweder nicht kreuzen oder - falls diese wenigstens teilweise parallel verlaufen - einen Sicherheitsabstand von beispielsweise einigen Metern zueinander aufweisen und/oder dass die Notfalltrajektorien, welche sich gegebenenfalls kreuzen oder ein Sicherheitsabstand nicht aufweisen können, derart bestimmt werden, dass die betroffenen automatisierten Fahrzeuge (welche diese Notfalltrajektorien empfangen) zeitlich versetzt den entsprechenden Gefährdungsbereich passieren.

Vorzugsweise werden die Schritte des Verfahrens so lange zyklisch wiederholt, insbesondere mit einer vorgegebenen Zyklusdauer, bis keine Routendatenwerte mehr empfangen werden.

Dies bedeutet beispielsweise, dass immer wieder die Routendaten von den automatisierten Fahrzeugen empfangen werden, um so - beispielsweise abhängig von der jeweils aktuellen Position (entlang der Normaltrajektorie) - eine (aktuelle) Notfalltrajektorie zu bestimmen und an die automatisierten Fahrzeuge zu übertragen. Vorzugsweise sieht das Verfahren zusätzlich ein Empfangen von Umgebungsdatenwerten vor, wobei die Umgebungsdatenwerte Umgebungen der automatisierten Fahrzeuge repräsentieren. Dabei erfolgt das Bestimmen der Notfalltrajektorien zusätzlich abhängig von den Umgebungen der automatisierten Fahrzeuge.

Unter einem Empfangen von Umgebungsdatenwerten ist beispielsweise zu verstehen, dass die automatisierten Fahrzeuge selbst (wenigstens teilweise) diese Umgebungen mittels einer Umfeldsensorik erfassen und zum Empfangen übertragen. In einerweiteren Ausführungsform werden die Umgebungsdatenwerte zusätzlich oder alternativ mittels einer Infrastruktureinheit (Beleuchtungseinrichtung, Verkehrszeichen, Brückenpfeiler, Tunnelwände, etc.), welche eine Umfeldsensorik umfassen, erfasst und zum Empfangen übertragen.

Unter einer Umfeldsensorik ist wenigstens ein Video- und/oder wenigstens ein Radar- und/oder wenigstens ein Lidar- und/oder wenigste einen Ultraschall- und/oder wenigstens ein weiterer Sensor - welcher dazu ausgebildet ist, eine Umgebung der automatisierten Fahrzeuge in Form von Umgebungsdatenwerten zu erfassen - zu verstehen. Die Umfeldsensorik ist insbesondere dazu ausgebildet, Umgebungsmerkmale in der Umgebung (Straßenverlauf, Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierung, Gebäude, Fahrbahnbegrenzungen, etc.) und/oder Verkehrsobjekte (Fahrzeuge, Radfahrer, Fußgänger, etc.) zu erfassen. In einer Ausführungsform umfasst die Umfeldsensorik beispielsweise eine Recheneinheit (Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte) mit einer geeigneten Software und/oder ist mit solch einer Recheneinheit verbunden, wodurch diese Umgebungsmerkmale erfasst und/oder klassifiziert bzw. zugeordnet werden können.

Unter einem Bestimmen der Notfalltrajektorie ist beispielsweise zu verstehen, dass basierend auf Kartendaten und/oder Routendaten der automatisierten Fahrzeuge und/oder Umgebungsdatenwerten ein Umfeldmodell erstellt wird und anschließend die Notfalltrajektorien mittels des Umfeldmodells bestimmt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung (zum Bestimmen von Notfalltrajektorien), insbesondere ein Server, ist dazu eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens gemäß einem der entsprechenden Verfahrensansprüche auszuführen. ln einer möglichen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung (zum Bestimmen von Notfalltrajektorien) eine Recheneinheit (Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte) sowie eine geeignete Software um das Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche auszuführen. Dazu umfasst die Vorrichtung beispielsweise eine Sende- und/oder Empfangseinheit, welche dazu ausgebildet ist, Routendatenwerte und/oder Umgebungsdatenwerte und/oder Notfalltrajektorien (in Form von Datenwerten bzw. in Form von Signalen) bereitzustellen und/oder zu übertragen und/oder zu empfangen. In einer alternativen Ausführungsform ist die Vorrichtung mittels einer geeigneten Schnittstelle mit einer Sende- und/oder Empfangseinrichtung verbunden.

Unter einem Server ist beispielsweise ein einzelner Server oder ein Verbund von Server (Cloud) zu verstehen.

Weiterhin wird ein Computerprogramm beansprucht, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, ein Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche zum Bestimmen von Notfalltrajektorien auszuführen. In einer Ausführungsform entspricht das Computerprogramm der von der Vorrichtung (zum Bestimmen von Notfalltrajektorien) umfassten Software.

Weiterhin wird ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist, beansprucht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs umfasst einen Schritt des Übertragens von Routendatenwerten an einen externen Server, wobei die Routendatenwerte Routenangaben, abhängig von einer Normaltrajektorie des automatisierten Fahrzeugs, repräsentieren, und einen Schritt des Empfangens einer Notfalltrajektorie von dem externen Server, wobei die Notfalltrajektorie mittels einem Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche zum Bestimmen von Notfalltrajektorien bestimmt wird. Das Verfahren umfasst weiterhin einen Schritt des Überprüfens einer Funktionalität einer Kommunikationsverbindung des automatisierten Fahrzeugs, wobei die Kommunikationsverbindung wenigstens zum Empfangen der Notfalltrajektorie ausgebildet ist, und einen Schritt des Betreibens des automatisierten Fahrzeugs mittels der Normaltrajektorie oder mittels der Notfalltrajektorie, abhängig von der Funktionalität der Kommunikationsverbindung. Unter einer Funktionalität der Kommunikationsverbindung des automatisierten Fahrzeugs ist beispielsweise die vorhandene oder nicht-vorhandene Funktionsfähigkeit zum Übertragen und/oder Empfangen von Datenwerten zu verstehen. Die Funktionalität repräsentiert dabei beispielsweise - in Form von Datenwerten - eine von zwei möglichen Rückmeldung der Kommunikationsverbindung: (1) Kommunikationsverbindung ist funktionsfähig; (2) Kommunikationsverbindung ist nicht funktionsfähig. Das Überprüfen wird beispielsweise durchgeführt, indem eine interne (softwarebasierte) Analyse ausgeführt wird und/oder indem ein Testsignal ausgesendet und mit einem (möglichen) Antwortsignal verglichen wird.

Vorzugsweise werden die Schritte des Verfahrens zyklisch wiederholt. Dabei erfolgt das Betreiben des automatisierten Fahrzeugs mittels der Normaltrajektorie oder mittels der zuletzt empfangenen Notfalltrajektorie.

Unter einem Betreiben des automatisierten Fahrzeugs mittels der Normaltrajektorie oder mittels der zuletzt empfangenen Notfalltrajektorie ist beispielsweise zu verstehen, dass mittels einer automatisierten Quer- und/oder Längssteuerung das automatisierte Fahrzeug entlang der entsprechenden Trajektorie bewegt wird. In einer weiteren Ausführungsform ist unter einem Betreiben zusätzlich ein Ausführen einer sicherheitssteigernden Assistenzfunktion (Straffen der Gurte, Vorkonditionierung eines Airbags, Anpassung der Sitzlage, etc.) zu verstehen. Unter einem Betreiben ist insbesondere zu verstehen, dass das Fahrzeug derart betrieben wird, dass die eine Gefahr für das automatisierte Fahrzeug bzw. für die Insassen des automatisierten Fahrzeugs - beispielsweise aufgrund einer Kollision - vermieden oder so weit wie möglich reduziert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung (zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs), insbesondere ein Steuergerät, ist dazu eingerichtet, alle Schritte des Verfahrens gemäß einem der entsprechenden Verfahrensansprüche auszuführen.

In einer möglichen Ausführungsform umfasst die Vorrichtung (zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs) eine Recheneinheit (Prozessor, Arbeitsspeicher, Festplatte) sowie eine geeignete Software um das Verfahren gemäß einem der Verfahrensansprüche auszuführen. Dazu umfasst die Vorrichtung beispielsweise eine Sende- und/oder Empfangseinheit, welche dazu ausgebildet ist, Routendatenwerte und/oder Umgebungsdatenwerte und/oder Notfalltrajektorien (in Form von Datenwerten bzw. in Form von Signalen) bereitzustellen und/oderzu übertragen und/oder zu empfangen. In einer alternativen Ausführungsform ist die Vorrichtung mittels einer geeigneten Schnittstelle mit einer Sende- und/oder Empfangseinrichtung verbunden. Abhängig von der Ausführungsform entspricht die Sende- und/oder Empfangseinrichtung oder die Schnittstelle der Kommunikationsverbindung, welche wenigstens zum Empfangen der Notfalltrajektorie ausgebildet ist. Zudem weist die Vorrichtung eine Schnittstelle zum Betreiben des automatisierten Fahrzeugs auf, mittels derer beispielsweise entsprechende Signale für eine Quer- und/oder Längssteuerung bereitgestellt werden können.

Die erfindungsgemäße Verfahren lösen unter anderem vorteilhafterweise die Aufgabe, ein Betreiben von automatisierten Fahrzeugen - beispielsweise ausgehend von einer Verkehrsleitzentrale (hier: Server) - derart zu ermöglichen, dass selbst bei einem Ausfall einer Kommunikationsverbindung zwischen den automatisierten Fahrzeugen und der Verkehrsleitzentrale ein sicheres Betreiben der automatisierten Fahrzeugen zu ermöglichen (beispielsweise bis die Kommunikationsverbindung wieder vorhanden ist und/oder bis alle beteiligten automatisierten Fahrzeuge sicher (kollisionsfrei, etc.) zum Halten gekommen sind). Diese Aufgabe wird mittels des erfindungsgemäßen Systems, welches eine Vorrichtung zum Bestimmen von Notfalltrajektorien und jeweils einer Vorrichtung zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs umfasst, gelöst, indem für jedes der automatisierten Fahrzeuge, abhängig von den Routenangaben der automatisierten Fahrzeuge, Notfalltrajektorien bestimmt werden. Die automatisierten Fahrzeuge werden dann mittels der Notfalltrajektorie, abhängig von der Funktionalität der Kommunikationsverbindung, welche für den Austausch der relevanten Daten zuständig ist, betrieben. Dies erlaubt, dass diese Notfalltrajektorien so aufeinander abgestimmt werden, dass es zu keiner Überschneidung bzw. Kollision kommen wird, falls die Kommunikationsverbindung (insbesondere spontan) abbricht.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung aufgeführt.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in den nachfolgenden Beschreibungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen von Notfalltrajektorien in Form eines Ablaufdiagramms;

Figur 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines automatisierten Fahrzeugs in Form eines Ablaufdiagramms; und

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel des Zusammenwirkens beider Verfahren in Form eines Ablaufdiagramms.

Ausführungsformen der Erfindung

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 300 zum Bestimmen 320 von Notfalltrajektorien.

In Schritt 301 startet das Verfahren 300.

In Schritt 310 werden Routendatenwerte, welche Routenangaben von automatisierten Fahrzeugen repräsentieren, empfangen.

In einer Ausführungsform folgt Schritt 320. In einer alternativen Ausführungsform folgt Schritt 315.

In Schritt 315 werden Umgebungsdatenwerten empfangen, wobei die Umgebungsdatenwerte Umgebungen der automatisierten Fahrzeuge repräsentieren.

In weiteren alternativen Ausführungsformen folgt erst Schritt 315 und anschließend Schritt 310 oder es werden die Schritt 310 und 315 wenigstens teilweise zeitgleich ausgeführt.

In Schritt 320 werden Notfalltrajektorien für jedes der automatisierten Fahrzeuge, abhängig von den Routenangaben der automatisierten Fahrzeuge, derart bestimmt, dass die Notfalltrajektorien jeweils einen zeitlichen und/oder örtlichen vorgegebenen Mindestabstand zueinander einhalten. In einerweiteren Ausführungsform werden die Notfalltrajektorien zusätzlich abhängig von den Umgebungen der automatisierten Fahrzeuge bestimmt. ln Schritt 330 werden die Notfalltrajektorien an die automatisierten Fahrzeuge - zum Betreiben der automatisierten Fahrzeuge - übertragen. In einer Ausführungsform folgt Schritt 340. In einer alternativen Ausführungsform werden die Schritte 310, 320, 330 des Verfahrens 300 so lange zyklisch wiederholt, insbesondere mit einer vorgegebenen Zyklusdauer, bis keine Routendatenwerte mehr empfangen werden.

In Schritt 340 endet das Verfahren 300.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 400 zum Betreiben 440 eines automatisierten Fahrzeugs.

In Schritt 401 startet das Verfahren 400.

In Schritt 410 werden Routendatenwerte an einen externen Server übertragen, wobei die Routendatenwerte Routenangaben, abhängig von einer Normaltrajektorie des automatisierten Fahrzeugs, repräsentieren.

In Schritt 420 wird eine Notfalltrajektorie von dem externen Server empfangen, wobei die Notfalltrajektorie mittels einer Ausführungsform des Verfahrens 300 bestimmt wird.

In Schritt 430 wird eine Funktionalität einer Kommunikationsverbindung des automatisierten Fahrzeugs überprüft, wobei die Kommunikationsverbindung wenigstens zum Empfangen der Notfalltrajektorie ausgebildet ist.

In Schritt 440 wird das automatisierte Fahrzeug mittels der Normaltrajektorie oder mittels der Notfalltrajektorie, abhängig von der Funktionalität der Kommunikationsverbindung, betrieben. In einer alternativen Ausführungsform werden die Schritte 410, 420, 430 des Verfahrens 400 zyklisch wiederholt, wobei das automatisierte Fahrzeug mittels der Normaltrajektorie oder mittels der zuletzt empfangenen Notfalltrajektorie betrieben wird.

In Schritt 450 endet das Verfahren 400.

Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Zusammenwirkens des Verfahrens 300 zum Bestimmen 320 von Notfalltrajektorien und des Verfahrens 400 zum Betreiben 440 eines (ausgezeichneten) automatisierten Fahrzeugs. ln Schritt 410 werden Routendatenwerte von dem (ausgezeichneten) automatisierten Fahrzeug an einen externen Server übertragen, wobei die Routendatenwerte Routenangaben, abhängig von einer Normaltrajektorie des (ausgezeichneten) automatisierten Fahrzeugs, repräsentieren.

In Schritt 310 werden die Routendatenwerte von dem (ausgezeichneten) automatisierten Fahrzeug sowie weitere Routendatenwerte, welche Routenangaben von (weiteren) automatisierten Fahrzeugen repräsentieren, empfangen.

In Schritt 320 werden Notfalltrajektorien (also auch eine ausgezeichnete Notfalltrajektorie für das ausgezeichnete automatisierte Fahrzeug, welches in Schritt 410 seine Routendatenwerte übertragen hat) für jedes der automatisierten Fahrzeuge, abhängig von den Routenangaben der automatisierten Fahrzeuge, derart bestimmt, dass die Notfalltrajektorien jeweils einen zeitlichen und/oder örtlichen vorgegebenen Mindestabstand zueinander einhalten.

In Schritt 330 werden die Notfalltrajektorien an die automatisierten Fahrzeuge (also auch die ausgezeichnete Notfalltrajektorie an das ausgezeichnete automatisierte Fahrzeug, welches in Schritt 410 seine Routendatenwerte übertragen hat) - zum Betreiben der automatisierten Fahrzeuge - übertragen.

In Schritt 420 wird die Notfalltrajektorie von dem externen Server empfangen.

In Schritt 430 wird eine Funktionalität einer Kommunikationsverbindung des (ausgezeichneten) automatisierten Fahrzeugs überprüft, wobei die Kommunikationsverbindung wenigstens zum Empfangen der Notfalltrajektorie ausgebildet ist.

In Schritt 440 wird das (ausgezeichnete) automatisierte Fahrzeug mittels der Normaltrajektorie oder mittels der (ausgezeichneten) Notfalltrajektorie, abhängig von der Funktionalität der Kommunikationsverbindung, betrieben.