Verfahren und Vorrichtung zum Unterstützen einer Umfelderkennung für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterstützen einer Umfelderkennung für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug.

Eine Umfelderkennung bzw. Umfeldwahrnehmung (Sensorik und Verarbeitung) von automatisierten Fahrfunktionen hat die Aufgabe, umliegende Verkehrsteilnehmer, wie z.B. Fahrzeuge, Fahrradfahrer oder Fußgänger, zu erfassen bzw. zu erkennen. Das Erfassen der für eine Fahraufgabe relevanten Verkehrsteilnehmer ist eine Voraussetzung für ein sicheres Handeln des automatisiert fahrenden Fahrzeugs. Vor allem im urbanen Verkehrsraum bewegt sich jedoch eine Vielzahl von verschiedenen Verkehrsteilnehmern, die nicht immer alle relevant für das zukünftige Verhalten des Fahrzeugs sind. So ist das Nichterkennen eines vorausfahrenden Fahrzeugs weitaus kritischer einzustufen als das Nichterkennen eines die Straße überquerenden Fahrradfahrers in sicherer Entfernung hinter dem Fahrzeug. Eine Umfelderkennung sollte daher zielgerichtet sein.

Aus der US 2019/0374151 A1 ist ein Verfahren zum fokusbasiertes Markieren von Sensordaten bekannt. Daten von Sensoren eines Fahrzeugs werden zusammen mit Daten erfasst, die den Blick eines Fahrers verfolgen. Die vom Fahrzeug zurückgelegte Route kann auch erfasst werden. Der Blick des Fahrers wird in Bezug auf die Sensordaten ausgewertet, um festzustellen, auf welches Merkmal der Fahrer fokussiert war. Für das Feature wird ein Fokusdatensatz erstellt. Fokusaufzeichnungen für viele Fahrer können aggregiert werden, um eine Häufigkeit der Beobachtung des Merkmals zu bestimmen. Ein Modell für maschinelles Lernen kann unter Verwendung der Fokusdatensätze trainiert werden, um einen interessierenden Bereich für ein gegebenes Szenario zu identifizieren, um relevante Gefahren schneller zu identifizieren.

Aus der US 2020/0130682 A1 sind ein Sicherheitssystem, ein automatisiertes Fahrsystem und zugehörige Verfahren bekannt. In einigen Aspekten kann das Sicherheitssystem konfiguriert sein, um Fahrzeugpositionsdaten zu empfangen, die eine Position eines Fahrzeugs angeben, ein erstes Fahrspursegment in einem Fahrspurkoordinatensystem basierend auf den Fahrzeugpositionsdaten zu bestimmen, wobei das erste Fahrspursegment ein Fahrspursegment ist, in dem das Fahrzeug lokalisiert wird, einen relevanten Satz von Fahrspursegmenten basierend auf einem Sicherheitsbereich von dem ersten Fahrspursegment zu bestimmen, Hindernispositionsdaten zu bestimmen oder zu empfangen, die ein zweites Fahrspursegment in dem Fahrspurkoordinatensystem anzeigen, wobei das zweite Fahrspursegment ein Fahrspursegment ist, in dem ein Hindernis lokalisiert wird, und das Hindernis entweder als nicht relevantes Hindernis zu klassifizieren, falls das zweite Fahrspursegment nicht in der relevanten Menge von Fahrspursegmenten enthalten ist, oder als relevantes Hindernis, falls das zweite Fahrspursegment im entsprechenden Satz von Fahrstreifensegmenten enthalten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterstützen einer Umfelderkennung für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug zu schaffen, mit denen eine Umfelderkennung, insbesondere im Hinblick auf eine zielgerichtete Umfelderkennung, verbessert werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Insbesondere wird ein Verfahren zum Unterstützen einer Umfelderkennung für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug zur Verfügung gestellt, wobei eine Manöverkategorie eines aktuell durchgeführten Manövers des Fahrzeugs bestimmt wird, wobei ausgehend von der bestimmten Manöverkategorie mindestens ein der bestimmten Manöverkategorie in einer hinterlegten Zuordnung zugeordneter Basisbereich ermittelt wird, wobei zu dem ermittelten mindestens einen Basisbereich unter Berücksichtigung von aktuellen Parametern des Fahrzeugs und/oder des Umfelds jeweils ein zugehöriger relevanter Umfeldbereich im Umfeld des Fahrzeugs bestimmt wird, wobei die jeweils für den mindestens einen Basisbereich bestimmten relevanten Umfeldbereiche für die Umfelderkennung bereitgestellt werden, sodass die Umfelderkennung unter Berücksichtigung der jeweils bestimmten relevanten Umfeldbereiche durchgeführt werden kann.

Ferner wird insbesondere eine Vorrichtung zum Unterstützen einer Umfelderkennung für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug geschaffen, umfassend eine Datenverarbeitungseinrichtung mit mindestens einer Recheneinrichtung und mindestens einem Speicher, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Manöverkategorie eines aktuell durchgeführten Manövers des Fahrzeugs zu bestimmen, ausgehend von der bestimmten Manöverkategorie mindestens einen der bestimmten Manöverkategorie in einer hinterlegten Zuordnung zugeordneten Basisbereich zu ermitteln, zu dem ermittelten mindestens einen Basisbereich unter Berücksichtigung von aktuellen Parametern des Fahrzeugs und/oder des Umfelds jeweils einen zugehörigen relevanten Umfeldbereich im Umfeld des Fahrzeugs zu bestimmen, und die jeweils für den mindestens einen Basisbereich bestimmten relevanten Umfeldbereiche für die Umfelderkennung bereitzustellen, sodass die Umfelderkennung unter Berücksichtigung der jeweils bestimmten relevanten Umfeldbereiche durchgeführt werden kann.

Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen es, für eine Umfelderkennung relevante Umfeldbereiche im Umfeld des Fahrzeug zu bestimmen. Hierdurch kann die Umfelderkennung zielgerichtet auf diese relevanten Umfeldbereiche fokussiert werden, beispielsweise um Hindernisse und andere Verkehrsteilnehmer in diesen relevanten Umfeldbereichen zu erkennen. Ein Grundgedanke ist hierbei, ein Verhalten des Fahrzeugs in Manöver unterschiedlicher Manöverkategorien zu unterteilen. Eine Manöverkategorie ist insbesondere eine semantische Unterteilung eines, insbesondere abschnittsweisen, Verhaltens des automatisiert fahrenden Fahrzeugs. Eine Manöverkategorie kann hierbei beispielsweise eines der folgenden sein: einer Fahrspur folgen, eine Fahrspur wechseln, eine Annäherung an eine Kreuzung, ein Überqueren einer Kreuzung, ein Linksabbiegen, ein Rechtsabbiegen, eine Annäherung an eine Fußgängerüberquerung oder ein Überqueren einer Fußgängerüberquerung etc. In einer Zuordnung, die beispielsweise in einem hierfür vorgesehenen Speicher der Vorrichtung hinterlegt ist, sind jedem Manöver Basisbereiche zugeordnet, die relativ zum Fahrzeug oder in Bezug auf das Umfeld für dieses Manöver relevante Bereiche definieren. Diese Basisbereiche können beispielsweise wie folgt definiert sein:

- ein Bereich, der voranfahrende und benachbarte Fahrzeuge umfasst,

- ein Bereich, der sich nähernde Fahrzeuge auf einer Fahrspur umfasst, in die gewechselt werden soll,

- ein Bereich, der sich nähernde Fahrzeuge auf einer Fahrspur umfasst, die benachbart zu einer Fahrspur liegt, in die gewechselt werden soll,

- ein Bereich, der Fahrzeuge umfasst, die auf einer Fahrspur fahren, die mit einer Fahrspur zusammengeführt wird, auf der das Fahrzeug fährt,

- ein Bereich, der Fahrzeuge in kreuzenden Fahrspuren umfasst,

- ein Bereich, der verletzliche Verkehrsteilnehmer an Fußgängerüberquerungen umfasst

- usw. Die Basisbereiche sind hierbei insbesondere allgemein definiert. Dies bedeutet insbesondere, dass die Basisbereiche (noch) keinen konkreten Bezug (z.B. exakte Abmessungen, Positionen etc.) zu einem aktuellen Umfeld des Fahrzeugs haben, sondern relativ zum Fahrzeug oder nur in Bezug auf ein Manöver allgemein (z.B. Basisbereich umfasst Fußgängerüberquerung) definiert sind.

Die Basisbereiche können beispielsweise manuell für die verschiedenen Manöverkategorien festgelegt und in der Zuordnung hinterlegt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, die Basisbereiche automatisiert festzulegen, beispielsweise mit Hilfe von Maschinenlernverfahren und/oder Künstlicher Intelligenz.

Ausgehend von der bestimmten Manöverkategorie wird mindestens ein der bestimmten Manöverkategorie in der hinterlegten Zuordnung zugeordneter Basisbereich ermittelt. Einer Manöverkategorie können in der Zuordnung ein einzelner oder mehrere Basisbereich(e) zugeordnet sein.

Da die Basisbereiche lediglich allgemein definiert sind, wird für den ermittelten mindestens einen Basisbereich unter Berücksichtigung von aktuellen Parametern des Fahrzeugs und/oder des Umfelds jeweils ein zugehöriger relevanter Umfeldbereich im Umfeld des Fahrzeugs bestimmt. Anders ausgedrückt werden die allgemein definierten Basisbereiche insbesondere in konkret für das aktuelle Umfeld bestimmte relevante Umfeldbereiche überführt.

Aktuelle Parameter des Fahrzeugs sind hierbei insbesondere eine Position, eine Geschwindigkeit und/oder eine Beschleunigung etc. Aktuelle Parameter des Umfelds sind insbesondere Fahrspurverläufe und Fahrspuren, welche beispielsweise ausgehend von einer Straßenkarte bestimmt werden können sowie eine Position und/oder eine Ausgestaltung von Fußgängerüberquerungen etc. Ein weiterer aktueller Parameter des Umfelds kann eine zulässige Maximalgeschwindigkeit auf Fahrspuren im Umfeld sein, welche ebenfalls aus einer Karte abgerufen oder aus erfassten Sensordaten bestimmt werden kann (z.B. durch Auswertung von Verkehrsschildern im Umfeld). Parameter des Fahrzeugs und des Umfeldes können ebenfalls Brems- und/oder Beschleunigungswerte und/oder Reaktionszeiten für das Fahrzeug und/oder andere Fahrzeuge umfassen. Insbesondere können derartige Brems- und/oder Beschleunigungswerte und/oder Reaktionszeiten typische Werte oder statistische Durchschnittswerte beinhalten. Das Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche kann insbesondere ausgehend von jeweils für die einzelnen Basisbereiche vorgegebenen parametrierbaren Gleichungen erfolgen. Zum Bestimmen wird eine Gleichung dann mit den aktuellen Parametern parametriert und hierüber der konkrete relevante Umfeldbereich bestimmt. Es ist hierbei insbesondere vorgesehen, dass jeweils der ungünstigste Fall einer gegebenen Verkehrssituation berücksichtigt wird („worst- case-scenario“), sodass insbesondere eine Sicherheitstoleranz vorhanden ist.

Die jeweils für den mindestens einen Basisbereich bestimmten relevanten Umfeldbereiche werden für die Umfelderkennung bereitgestellt, sodass die Umfelderkennung unter Berücksichtigung der jeweils bestimmten Umfeldbereiche durchgeführt werden kann. Beispielsweise können der oder die bestimmten relevante(n) Umfeldbereich(e) bei der Umfelderkennung zur Zuweisung von Rechenleistung bei der Verarbeitung von Umfelddaten berücksichtigt werden, sodass ein Schwerpunkt beim Verarbeiten und/oder Auswerten der Umfelddaten auf den oder die bestimmten relevante(n) Umfeldbereich(e) gelegt werden kann. Hierdurch können begrenzte Rechen- und/oder Speicherressourcen zielgerichtet verwendet werden.

Ein Vorteil des Verfahrens und der Vorrichtung ist, dass das Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche eine zielgerichtete Umfelderkennung ermöglicht. Die relevanten Umfeldbereiche sind in der Zuordnung bereits allgemein vordefiniert und mit den Manöverkategorien verknüpft, sodass lediglich die konkreten Ausgestaltungen anhand der aktuellen Situation (Fahrzeug und Umfeld) vorgenommen werden müssen. Dieses Vorgehen vereinfacht einen Aufwand und erlaubt es, bereits beim Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche eine Rechenleistung und einen Speicherbedarf einzusparen bzw. gering zu halten.

Teile der Vorrichtung können einzeln oder zusammengefasst als eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein, beispielsweise als Programmcode, der auf einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgeführt wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass Teile einzeln oder zusammengefasst als anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und/oder feldprogrammierbares Gatterfeld (FPGA) ausgebildet sind. Die Datenverarbeitungseinrichtung umfasst hierbei insbesondere mindestens eine der genannten Recheneinrichtungen und mindestens einen Speicher.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Umfelderkennung derart konfiguriert wird, dass die Umfelderkennung auf die relevanten Umfeldbereiche beschränkt ist. Hierdurch können vorhandene Ressourcen (Sensorik, Rechenleistung, Speicher etc.) des Fahrzeugs zielgerichtet (und gegebenenfalls vollständig) für die Umfelderkennung in den relevanten Umfeldbereichen verwendet werden.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Maßnahmen während des Betriebs des Fahrzeugs durchgeführt werden. Das Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche erfolgt hierbei während des automatisierten Fahrens des Fahrzeugs. Anders ausgedrückt erfolgt das Durchführen der Maßnahmen zum Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche im Onlinebetrieb.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Maßnahmen ausgehend von gespeicherten Umfelddaten und/oder Fahrzeugdaten durchgeführt werden, wobei die bestimmten relevanten Umfeldbereiche an korrespondierenden Positionen in einer Umfeldkarte hinterlegt werden, wobei die Umfeldkarte für die Umfelderkennung bereitgestellt wird. Hierdurch kann das Verfahren auch zum Vorbereiten und/oder Planen einer nachfolgend durchgeführten Umfelderfassung eingesetzt werden. Insbesondere kann hierdurch ein bei der Umfelderkennung benötigter Rechenbedarf und/oder Speicherbedarf reduziert werden, da die relevanten Umfeldbereiche beim automatisierten Fahren des Fahrzeugs aus der bereitgestellten Karte abgerufen werden können.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche ein jeweiliger Schaltzustand von im Umfeld angeordneten Lichtsignalanlagen berücksichtigt wird. Hierdurch können die relevanten Umfeldbereiche weiter eingeschränkt werden, wodurch ein Bedarf an Rechenleistung und/oder an Speicher weiter reduziert werden kann.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass relevante Umfeldbereiche oder Teilbereiche von relevanten Umfeldbereichen, die mit Bereichen korrespondieren, in denen Verkehrsströme durch einen entsprechenden Schaltzustand einer Lichtsignalanlage zum Halten gebracht sind (z.B. Lichtsignalanlage steht auf „Rot“), nicht für die Umfelderkennung vorgesehen sind bzw. dass ein relevanter Umfeldbereich entsprechend um die Teilbereiche, die von einem entsprechenden Schaltzustand der Lichtsignalanlage betroffen sind, verkleinert wird. Anders ausgedrückt werden Verkehrsströme, die durch einen Schaltzustand einer Lichtsignalanlage blockiert sind, bei der Umfelderkennung nicht oder mit einem geringeren Aufwand berücksichtigt.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine rechenressourcenabhängige Reaktionszeit des Fahrzeugs beim Bestimmen von zumindest einem der jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereiche berücksichtigt wird. Hierdurch kann ein relevanter Umfeldbereich in Abhängigkeit von einer aktuellen Leistungsfähigkeit der Umfelderkennung und/oder des automatisiert fahrenden Fahrzeugs bestimmt werden. Muss eine Umfelderkennung beispielsweise viele relevante Umfeldbereiche verarbeiten und/oder sind viele Hindernisse und/oder andere Verkehrsteilnehmer in diesen relevanten Umfeldbereichen zu erkennen und/oder zu verfolgen, so kann eine hierfür benötigte Rechenzeit ansteigen. Dies führt dazu, dass die Reaktionszeit des Fahrzeugs beim automatisierten Fahren größer wird. Um dem Rechnung zu tragen, werden die relevanten Umfeldbereiche unter Berücksichtigung der Reaktionszeit bestimmt. Beispielsweise kann ein relevanter Umfeldbereich vergrößert werden, wenn eine Reaktionszeit ansteigt, damit insbesondere auch weiter entfernt fahrende Fahrzeuge, die aufgrund der größeren Reaktionszeit potentiell mit dem Fahrzeug kollidieren könnten, bei der Umfelderfassung berücksichtigt werden können. Die Reaktionszeit des Fahrzeugs liegt hierbei üblicherweise im Bereich von einigen Hundert Millisekunden, wobei dies abhängig ist von einer insgesamt im Fahrzeug verfügbaren bzw. nutzbaren Rechenleistung und/oder einem insgesamt verfügbaren bzw. nutzbaren Speicherplatz.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein ausgehend von der bestimmten Manöverkategorie festgelegtes Beschleunigungsprofil des Fahrzeugs beim Bestimmen von zumindest einem der jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereiche berücksichtigt wird. Hierdurch kann ein Verhalten des Fahrzeugs beim Ausführen des aktuellen Manövers beim Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche verbessert berücksichtigt werden. Das Beschleunigungsprofil kann sowohl eine Beschleunigung, ein Abbremsen (Verzögerung) als auch eine konstante Geschwindigkeit (Beschleunigung gleich Null) umfassen.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Bestimmen des jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereichs unter Berücksichtigung der Richtlinie für die Anlage von Stadtstraßen (RASt) erfolgt. Insbesondere können Angaben aus der Richtlinie bezüglich Sichtweiten in Kreuzungsbereichen berücksichtigt werden. Hierdurch kann in der Regel ein relevanter Umfeldbereich verkleinert werden, da eine Sichtweite ohnehin begrenzt ist. Dies ermöglicht das Einsparen von Rechenleistung und/oder Speicherplatz.

Weitere Merkmale zur Ausgestaltung der Vorrichtung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausgestaltungen des Verfahrens. Die Vorteile der Vorrichtung sind hierbei jeweils die gleichen wie bei den Ausgestaltungen des Verfahrens.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Unterstützen einer Umfelderkennung für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung einer Zuordnung von Manöverkategorien zu Basisbereichen;

Figuren 3 bis 8 schematische Darstellungen zur Verdeutlichung des Bestimmens des relevanten Umfeldbereichs aus dem Basisbereich;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines beispielshaften Beschleunigungsprofils eines Fahrzeugs;

Figuren 10 und 11 schematische Darstellungen zur Verdeutlichung des Bestimmens des relevanten Umfeldbereichs aus dem Basisbereich;

Fig. 12 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung von relevanten

Umfeldbereichen in einem realen Umfeld;

Fig. 13 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Unterstützen einer Umfelderkennung für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug.

In Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Unterstützen einer Umfelderkennung 53 für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug 50 gezeigt. Die Vorrichtung 1 ist beispielsweise in dem Fahrzeug 50 angeordnet und dient insbesondere einer Vorbereitung der Umfelderkennung 53.

Die Vorrichtung 1 umfasst eine Datenverarbeitungseinrichtung 2 mit einer Recheneinrichtung 3 und einem Speicher 4.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 2 ist dazu eingerichtet, eine Manöverkategorie 20 eines aktuell durchgeführten Manövers des Fahrzeugs 50 zu bestimmen. Hierzu werden der Datenverarbeitungseinrichtung 2 beispielsweise Zustandsdaten des Fahrzeugs 50, wie z.B. Sensordaten 10, die mittels einer Sensorik 51 des Fahrzeugs 50 erfasst werden, und Navigationsdaten 11 (z.B. eine geplante Fahrtroute, Maximalgeschwindigkeiten, Verlauf der Fahrspuren etc.), die von einer Navigationseinrichtung 52 des Fahrzeugs 50 bereitgestellt werden, zugeführt. Die Sensordaten 10 und die Navigationsdaten 11 können sowohl Fahrzeugdaten als auch Umfelddaten umfassen. Die Datenverarbeitungseinrichtung 2 wertet die Zustandsdaten aus und bestimmt hieraus mit an sich bekannten Verfahren die Manöverkategorie 20 des aktuell ausgeführten Manövers.

Ausgehend von der bestimmten Manöverkategorie 20 ermittelt die

Datenverarbeitungseinrichtung 2 mindestens einen der bestimmten Manöverkategorie 20 in einer hinterlegten Zuordnung 15 zugeordneten Basisbereich 21. Die Zuordnung 15 (vgl. Fig. 2) kann beispielsweise eine tabellarische Zuordnung umfassen, in der zu jeder Manöverkategorie 20 jeweils zugeordnete Basisbereiche 21 hinterlegt sind.

Die Datenverarbeitungseinrichtung 2 bestimmt zu dem ermittelten mindestens einen Basisbereich 21 unter Berücksichtigung von aktuellen Parametern des Fahrzeugs 50 und/oder des Umfelds jeweils einen zugehörigen relevanten Umfeldbereich 22 im Umfeld des Fahrzeugs 50. Die Parameter werden hierbei ausgehend von den Zustandsdaten des Fahrzeugs 50 sowie ausgehend von Umfelddaten des Umfelds bestimmt, insbesondere ausgehend von den Sensordaten 10 und den Navigationsdaten 11.

Die jeweils für den mindestens einen Basisbereich 21 bestimmten relevanten Umfeldbereiche 22 werden von der Datenverarbeitungseinrichtung 2 für die Umfelderkennung 53 bereitgestellt, sodass die Umfelderkennung 53 unter Berücksichtigung der jeweils bestimmten Umfeldbereiche 22 durchgeführt werden kann. Die relevanten Umfeldbereiche 22 werden beispielsweise in Form eines Datenpakets bereitgestellt.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Umfelderkennung 53 derart konfiguriert wird, dass die Umfelderkennung 53 auf die relevanten Umfeldbereiche 22 beschränkt ist.

Es kann alternativ auch vorgesehen sein, dass die Maßnahmen ausgehend von gespeicherten Umfelddaten 12 und/oder Fahrzeugdaten 13 durchgeführt werden, wobei die bestimmten relevanten Umfeldbereiche 22 an korrespondierenden Positionen in einer Umfeldkarte 30 hinterlegt werden, wobei die Umfeldkarte 30 für die Umfelderkennung 53 bereitgestellt wird. Die Vorrichtung 1 kann in dieser Alternative insbesondere außerhalb des Fahrzeugs 50 angeordnet sein. Beispielsweise kann die Vorrichtung 1 als zentraler Server ausgebildet sein, wobei die Umfeldkarte 30 nach Durchführen der Maßnahmen an das Fahrzeug 50 übermittelt wird und die darin hinterlegten relevanten Umfeldbereiche 22 dort bei der Umfelderkennung 53 aus der Umfeldkarte 30 abgerufen werden.

Es kann vorgesehen sein, dass beim Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche 22 ein jeweiliger Schaltzustand von im Umfeld angeordneten Lichtsignalanlagen berücksichtigt wird. Der Schaltzustand (z.B. „Rot“, „Grün“ etc.) kann beispielsweise ausgehend von den erfassten Sensordaten 10 bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Schaltzustand auch über eine Car-to-lnfrastructure-Schnittstelle und/oder eine Car-to-Car-Schnittstelle abgefragt und/oder empfangen werden. Relevante Umfeldbereiche 22, die beispielsweise durch den Schaltzustand einer Lichtsignalanlage blockierte Verkehrsströme und/oder Fahrbahnabschnitte umfassen, können dann verkleinert oder verworfen werden.

Es kann vorgesehen sein, dass eine rechenressourcenabhängige Reaktionszeit des Fahrzeugs 50 beim Bestimmen von zumindest einem der jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereiche 22 berücksichtigt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass ein ausgehend von der bestimmten Manöverkategorie 20 festgelegtes Beschleunigungsprofil 16 des Fahrzeugs 50 beim Bestimmen von zumindest einem der jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereiche 22 berücksichtigt wird.

Ferner kann vorgesehen sein, dass das Bestimmen des jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereichs 22 unter Berücksichtigung einer Richtlinie 17 für die Anlage von Stadtstraßen (RASt) erfolgt. Insbesondere können Sichtweiten 18 berücksichtigt werden.

In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung einer Zuordnung 15 von Manöverkategorien 20-x zu Basisbereichen 21 -x gezeigt. Die Zuordnung 15 hat im gezeigten Beispiel die Form einer Tabelle, bei der die einzelnen Manöverkategorien 20-x mit den einzelnen Basisbereichen 21 -x verknüpft sind. Die Manöverkategorien 20-x und die Basisbereiche 21-x können beispielsweise ausgehend von empirischen Daten manuell oder automatisiert bestimmt und/oder definiert worden sein. Für eine bestimmte Manöverkategorie 20-x werden anhand der Zuordnung 15 die dieser Manöverkategorie 20-x zugeordneten Basisbereiche 21-x ermittelt. Ist die bestimmte Manöverkategorie 20-x beispielsweise 20-6, so werden hierzu zugehörig die Basisbereiche 21-1 und 21-4 und, sofern eine Fußgängerüberquerung an der vorausliegenden Kreuzung vorhanden ist, auch der Basisbereich 21-6 ermittelt. Die Basisbereiche 21-x korrespondieren hierbei insbesondere mit den folgenden Bereichen:

- ein Basisbereich 21-1, der voranfahrende und benachbarte Fahrzeuge umfasst,

- ein Basisbereich 21-2, der sich nähernde Fahrzeuge in einer Fahrspur umfasst, in die gewechselt werden soll,

- ein Basisbereich 21-3, der sich nähernde Fahrzeuge in einer Fahrspur umfasst, die benachbart zu einer Fahrspur liegt, in die gewechselt werden soll,

- ein Basisbereich 21-4, der Fahrzeuge umfasst, die auf einer Fahrspur fahren, die mit einer Fahrspur zusammengeführt wird, auf der das Fahrzeug fährt,

- ein Basisbereich 21-5, der Fahrzeuge in kreuzenden Fahrspuren umfasst,

- ein Basisbereich 21-6, der verletzliche Verkehrsteilnehmer an Fußgängerüberquerungen umfasst.

In den Figuren 3 bis 11 wird nachfolgend das Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche 22-x ausgehend von den Basisbereichen 21-x beispielhaft erläutert. In den gezeigten Beispielen erfolgt das Bestimmen ausgehend von parametrierbaren Gleichungen, indem die jeweiligen Parameter (des Fahrzeugs und/oder des Umfelds) entsprechend in die Gleichungen eingesetzt werden.

In den Figuren 3a und 3b sind schematische Darstellungen zur Verdeutlichung des Bestimmens des relevanten Umfeldbereichs 22-1 aus dem Basisbereich 21-1 gezeigt. Das Bestimmen erfolgt hierbei mit Hilfe von einer Gleichung über eine aus einer Umfeldkarte bekannten Fahrspurbreite S _t und eine zusätzliche Toleranzstrecke S _tol .

Hierbei ergibt sich eine Strecke S _B vor dem Fahrzeug 50, die zu überwachen ist, mit:

Der erste Summand betrifft eine aufgrund einer maximal möglichen Beschleunigung a _acell,max zurückgelegte Strecke während der Reaktionszeit t _reaction , der zweite Summand betrifft eine aufgrund einer konstanten Geschwindigkeit v ₀ in der Reaktionszeit t _reaction zurückgelegte Strecke und der dritte Summand betrifft einen Bremsweg bei maximaler Bremsung (Verzögerung) mit a _brake,max für die Reaktionszeit t _reaction . Der relevante Bereich ergibt sich dann wie in Fig. 3b gezeigt aus einer Summe einer Fahrzeuglänge und S _B + S _t sowie der beiden benachbarten Fahrspuren mit der Fahrspurbreite Si und einer Breite S _t der Fahrspur des Fahrzeugs.

Ist mit Gegenverkehr aus entgegenkommenden Fahrzeugen zu rechnen (Fig. 4), so kann der relevante Umfeldbereich 22-7 aus einem entsprechenden Basisbereich 21-7 beispielsweise unter Verwendung der voranstehenden Gleichung für S _B mit der Toleranz S _tol zusätzlich unter Berücksichtigung von einem lateralen Versatz S _lat wie folgt berechnet werden, um insbesondere ein Ausscheren auf einen lateral benachbarten Bereich auf einer jeweils entgegengesetzten Fahrbahn zu berücksichtigen:

Die ersten Summanden betreffen hierbei eine Strecke durch maximale laterale Beschleunigung a _{ego,lat accel.max} , bzw. d _{obj,lat accel,max} für eine Reaktionszeit t _reaction,ego des Fahrzeugs 50 („ego“) bzw. eine Reaktionszeit t _reaction,obj eines entgegenkommenden Fahrzeugs („obj“). Die zweiten Summanden betreffen eine laterale Beschleunigung beim Bremsen mit a _{ego,lat brake,max} bzw. mit a _{obj,lat brake,max} für die Reaktionszeiten t _reaction,ego bzw. t _reaction,obj . Hieraus ergibt sich ein relevanter Umfeldbereich 22-7 wie in Fig. 4 dargestellt unter Berücksichtigung der Größe S _l,ego für die Fahrspurbreite des Fahrzeugs 50, welche der Breite des Fahrzeugs 50 entspricht.

In Fig. 5 ist eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Bestimmens des relevanten Umfeldbereichs 22-2 aus dem Basisbereich 21-2, der sich nähernde Fahrzeuge in einer Fahrspur umfasst, in die gewechselt werden soll, gezeigt. Neben der zu Anfang angegeben Gleichung zur Berechnung von S _B und einer Länge des Fahrzeugs 50 l _ego kann ferner die folgende Gleichung zum Bestimmen des rückwärtigen Teilbereichs mit einer Strecke S _w verwendet werden: wobei ʋ _limit eine aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzung bezeichnet. Der relevante Umfeldbereich 22-2 kann dann entsprechend aus den in Fig. 5 dargestellten Größen und einer Fahrspurweite S _t der benachbarten Fahrspur bestimmt werden.

In Fig. 6 ist eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Bestimmens des relevanten Umfeldbereichs 22-3 aus dem Basisbereich 21-3 gezeigt, der sich nähernde Fahrzeuge in einer Fahrspur umfasst, die benachbart zu einer Fahrspur liegt, in die gewechselt werden soll. Das Bestimmen erfolgt hierbei grundsätzlich wie für den in Fig. 5 gezeigten Basisbereich 21-2 bzw. den hieraus bestimmten relevanten Umfeldbereich 22-2.

In Fig. 7 ist eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Bestimmens des relevanten Umfeldbereichs 22-8 aus dem Basisbereich 21-8 gezeigt, der Fahrzeuge umfasst, die auf einer Fahrspur fahren, die mit einer Fahrspur zusammengeführt wird, auf der das Fahrzeug 50 fährt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug 50 keine Vorfahrt hat („Vorfahrt beachten“). wobei t _{ego ,intersection} die Zeit bis zum Erreichen der Fahrspur auf der Kreuzung ist, in die eingebogen werden soll und ʋ _t eine Zielgeschwindigkeit des Fahrzeugs 50 auf der Fahrspur, auf die das Fahrzeug einbiegt. Zusammen mit einer Fahrspurbreite der Fahrspur, auf die das Fahrzeug einbiegt, welche beispielsweise aus einer Karte abgerufen werden kann, kann aus dem Basisbereich 21-8 der relevante Umfeldbereich 22-8 bestimmt werden. Der Term S _{acc ego} ist die Strecke, die das Fahrzeug 50 absolviert, während es auf die Zielgeschwindigkeit ʋ _t beschleunigt. Der Term S _{acc ,obj} ist die Strecke, die potentiell vorhandene andere Fahrzeuge absolvieren, während das Fahrzeug 50 auf die Zielgeschwindigkeit ʋ _t beschleunigt.

In Fig. 8 ist eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Bestimmens des relevanten Umfeldbereichs 22-8 aus dem Basisbereich 21-8 gezeigt, der Fahrzeuge umfasst, die auf einer Fahrspur fahren, die mit einer Fahrspur zusammengeführt wird, auf der das Fahrzeug 50 fährt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Fahrzeug 50 Vorfahrt hat.

Das Bestimmen kann dann mit folgender Gleichung erfolgen:

Gegenüber der in der Fig. 7 dargestellten Situation ist S _m in der in der Fig. 8 gezeigten Situation verkürzt.

Es kann vorgesehen sein, dass ein ausgehend von der bestimmten Manöverkategorie festgelegtes Beschleunigungsprofil 40 des Fahrzeugs 50 beim Bestimmen von zumindest einem der jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereiche 22-x berücksichtigt wird.

Ein solches Beschleunigungsprofil 16 ist beispielhaft in der Fig. 9 für die in den Figuren 7 und 8 gezeigte Situation gezeigt. Dargestellt ist ein Verlauf einer Geschwindigkeit v des Fahrzeugs über der Zeit t. In einem ersten Bereich 16-1 erfolgt eine Beschleunigung des Fahrzeugs. In einem sich daran anschließenden Bereich 16-2 ab einem Zeitpunkt t _limit ist die Endgeschwindigkeit ʋ _limit erreicht und die Geschwindigkeit bleibt konstant. Mit der Geschwindigkeit ʋ _limit fährt das Fahrzeug in Richtung der Kreuzung (vgl. Fig. 7 und 8). t _{ego ls} bezeichnet insbesondere die Dauer, die das Fahrzeug benötigt, um das Kreuzungsende bzw. die Position, an der beide Fahrstreifen vereinigt werden, zu erreichen.

Ausgehend hiervon ergibt sich für die in der Fig. 7 dargestellte Situation dann die folgende Gleichung zum Bestimmen des relevanten Umfeldbereichs 22-8: Der erste Summand betrifft hierbei insbesondere eine Strecke, die ein anderes Fahrzeug in der Zeit t _ego,IS zurücklegt, wobei t _ego,IS insbesondere die Zeit ist, die das Fahrzeug 50 bis zum Erreichen der Fahrspur benötigt. ist die maximal zulässige Geschwindigkeit (Geschwindigkeitsbegrenzung). Der zweite und dritte Summand betrifft eine Bremsstrecke eines potentiellen anderen Verkehrsteilnehmers auf der Fahrspur, in die das Fahrzeug einbiegt. ρ _obj bezeichnet eine Reaktionszeit des anderen Verkehrsteilnehmers.

In Fig. 10 ist eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Bestimmens des relevanten Umfeldbereichs 22-5 aus dem Basisbereich 21-5 gezeigt, der Fahrzeuge in kreuzenden Fahrspuren umfasst. Ohne Beachtung eines Beschleunigungsprofils 16 (Fig. 9) lässt sich der relevante Umfeldbereich 22-5 unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmen:

S _c = (t _{ego ,exit} - t ₀ ) · ʋ _limit + s _tol mit t _{ego ,exit} als Zeitpunkt, an dem das Fahrzeug 50 die Kreuzung überquert hat, und t ₀ einer aktuellen Zeit. s _tol ist insbesondere ein beispielhaft gewählter zusätzlicher Sicherheitsabstand, der aber auch weggelassen werden kann.

Wird das Beschleunigungsprofil 16 gemäß Fig. 9 berücksichtigt, so lässt sich der relevante Umfeldbereich 22-5 unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmen:

S _c = t _ego,IS · ʋ _limit + S _sm

Hierbei ist S _sm insbesondere ein beispielhaft gewählter zusätzlicher Sicherheitsabstand (z.B.

20 cm), der aber auch weggelassen werden kann.

In Fig. 11 ist eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung des Bestimmens des relevanten Umfeldbereichs 22-6 aus dem Basisbereich 21-6, der verletzliche Verkehrsteilnehmer an Fußgängerüberquerungen umfasst. Hierbei kann der relevante Umfeldbereich 22-6 ausgehend von einer Länge l _cw und einer Breite (nicht gezeigt) der Fußgängerüberquerung und eines jeweils kreisförmigen Bereichs um die beiden Enden der Fußgängerüberquerung bestimmt werden. Die kreisförmigen Bereiche können beispielsweise nach folgender Gleichung bestimmt werden: r _circ = t _{ego, cross} · ʋ _max,pd wobei r _circ der Radius der kreisförmigen Bereiche ist, t _{ego cross} die Zeit, die das Fahrzeug 50 zum Überqueren der Fußgängerüberquerung benötigt und ʋ _max,pd eine maximale Geschwindigkeit eines Fußgängers. Die kreisförmigen Bereiche an den Enden können noch um Bereiche beschnitten werden, die nicht begehbar sind und/oder die zu befahrbaren Bereichen außerhalb der Fußgängerüberquerung gehören.

Die Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung von relevanten Umfeldbereichen 22-x in einem realen Umfeld, in dem sich das Fahrzeug 50 bewegt und in dem andere Verkehrsteilnehmer 60 vorhanden sind. Dargestellt sind ferner schematische Verläufe von Fahrspuren 70 (es sind nur wenige beispielhaft mit einem eigenen Bezugszeichen versehen), welche insbesondere in einer Karte hinterlegt sind und positionsabhängig für das aktuelle Umfeld aus dieser abgerufen werden.

In der Fig. 13 ist ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Unterstützen einer Umfelderkennung für ein automatisiert fahrendes Fahrzeug gezeigt.

In einer Maßnahme 100 werden Umfelddaten und Fahrzeugdaten empfangen. Die Umfelddaten umfassen beispielsweise Kartendaten aus einer Umfeldkarte mit Bezug auf eine aktuelle Position des Fahrzeugs, wie z.B. Fahrspurpositionen, Fahrspurbreiten, kreuzende Fahrbahnen etc. Die Fahrzeugdaten umfassen beispielsweise eine aktuelle Position, eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung des Fahrzeugs. Fahrzeugdaten können weiter auch eine geplante Fahrroute umfassen, welche beispielsweise von einer Navigationseinrichtung des automatisiert fahrenden Fahrzeugs bereitgestellt werden kann.

In Maßnahme 101 wird ausgehend von den empfangenen Umfelddaten und den empfangenen Fahrzeugdaten eine Manöverkategorie eines aktuell durchgeführten Manövers des Fahrzeugs bestimmt. Hierbei gibt es insbesondere eine Vielzahl von vordefinierten Manöverkategorien, in denen Manöver kategorisiert werden können (z.B. Linksabbiegen, Rechtsabbiegen, Spurwechsel etc.). Das Bestimmen der Manöverkategorie kann mit an sich bekannten Verfahren, beispielsweise unter Verwendung von Künstlicher Intelligenz, erfolgen.

In Maßnahme 102 wird ausgehend von der bestimmten Manöverkategorie mindestens ein der bestimmten Manöverkategorie in einer hinterlegten Zuordnung zugeordneter Basisbereich ermittelt. Es können hierbei auch mehrere Basisbereiche für eine Manöverkategorie ermittelt werden. ln Maßnahme 103 wird zu dem ermittelten mindestens einen Basisbereich unter Berücksichtigung von aktuellen Parametern des Fahrzeugs und/oder des Umfelds jeweils ein zugehöriger relevanter Umfeldbereich im Umfeld des Fahrzeugs bestimmt. Dies erfolgt insbesondere durch Parametrierung von Gleichungen mit Hilfe von Parametern, die über die empfangenen Umfelddaten und/oder Fahrzeugdaten bereitgestellt werden. Die Gleichungen definieren insbesondere Abmessungen bzw. Ausmaße der relevanten Umfeldbereiche im konkreten Umfeld unter Berücksichtigung der konkreten Situation (Geschwindigkeit, Beschleunigung, Reaktionszeit etc.).

In Maßnahme 104 werden die jeweils für den mindestens einen Basisbereich bestimmten relevanten Umfeldbereiche für die Umfelderkennung bereitgestellt, sodass die Umfelderkennung unter Berücksichtigung der jeweils bestimmten Umfeldbereiche durchgeführt werden kann.

In einer Maßnahme 105 kann vorgesehen sein, dass die Umfelderkennung derart konfiguriert wird, dass die Umfelderkennung auf die relevanten Umfeldbereiche beschränkt ist.

Es kann vorgesehen sein, dass die Maßnahmen 100-105 während des Betriebs des Fahrzeugs durchgeführt werden.

Es kann alternativ vorgesehen sein, dass die Maßnahmen 100-104 ausgehend von gespeicherten Umfelddaten und/oder Fahrzeugdaten durchgeführt werden, wobei die bestimmten relevanten Umfeldbereiche an korrespondierenden Positionen in einer Umfeldkarte hinterlegt werden, wobei die Umfeldkarte für die Umfelderkennung bereitgestellt wird. Maßnahme 105 kann dann mit Hilfe der Umfeldkarte durchgeführt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass in Maßnahme 103 beim Bestimmen der relevanten Umfeldbereiche ein jeweiliger Schaltzustand von im Umfeld angeordneten Lichtsignalanlagen berücksichtigt wird. Der aktuelle Schaltzustand kann beispielsweise aus erfassten Sensordaten bestimmt und/oder bei einer Verkehrsinfrastruktur abgefragt werden.

Es kann vorgesehen sein, dass in Maßnahme 103 eine rechenressourcenabhängige Reaktionszeit des Fahrzeugs beim Bestimmen von zumindest einem der jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereiche berücksichtigt wird. Es kann vorgesehen sein, dass in Maßnahme 103 ein ausgehend von der bestimmten Manöverkategorie festgelegtes Beschleunigungsprofil des Fahrzeugs beim Bestimmen von zumindest einem der jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereiche berücksichtigt wird.

Es kann vorgesehen sein, dass in Maßnahme 103 das Bestimmen des jeweils zugehörigen relevanten Umfeldbereichs unter Berücksichtigung der Richtlinie für die Anlage von Stadtstraßen (RASt) erfolgt.

Bezugszeichenliste

1 Vorrichtung

2 Datenverarbeitungseinrichtung

3 Recheneinrichtung

4 Speicher 10 Sensordaten 11 Navigationsdaten 12 Umfelddaten 13 Fahrzeugdaten

15 Zuordnung

16 Beschleunigungsprofil 16-1 erster Bereich (Beschleunigungsprofil) 16-2 zweiter Bereich (Beschleunigungsprofil)

17 Richtlinie

18 Sichtweite

20, 20-x Manöverkategorie

21, 21 -x Basisbereich

22, 22-x relevanter Umfeldbereich

30 Umfeldkarte

50 Fahrzeug

51 Sensorik

52 Navigationseinrichtung

53 Umfelderkennung 60 andere Verkehrsteilnehmer 70 Fahrspur

100-105 Maßnahmen des Verfahrens l _cw Länge Fußgängerüberquerung

I _ego Länge Fahrzeug s _B Strecke

S _c Strecke (Fußgängerüberquerung)

S _l Fahrspurbreite

S _lat lateraler Versatz S _lb Strecke (rückwärtiger Teilbereich)

S _m Strecke (zusammengeführte Fahrspuren)

S _tol Toleranzstrecke