Titel

Verfahren zum Betreiben eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs und ein Fahrerassistenzsystem zur Steuerung eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs.

Stand der Technik

Angesichts einer Zunahme des Automatisierungsgrades von Fahrzeugen werden immer komplexere Fahrerassistenzsysteme eingesetzt. Für solche Fahrerassistenzsysteme und Funktionen, wie z.B. dem hochautomatisierten Fahren oder dem vollautomatisiertem Fahren, wird eine große Zahl von Sensoren im Fahrzeug benötigt, die eine exakte Erfassung des Fahrzeugumfelds ermöglichen. Im Folgenden werden unter höher automatisiert all diejenigen Automatisierungsgrade verstanden, die im Sinne der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) eine automatisierte Längs- und Querführung mit steigender Systemverantwortung entsprechen, z.B. das hoch- und vollautomatisierte Fahren. Im Stand der Technik ist eine Vielzahl von Möglichkeiten offenbart, ein Verfahren zum Betreiben eines hochautomatisierten Fahrzeugs (HAF) durchzuführen. Um dabei die Lokalisierung des hochautomatisierten Fahrzeugs (HAF) in einer digitalen Karte zu erhöhen, ist es erforderlich, stets die Genauigkeit der digitalen Karte garantieren zu können. Als problematisch ist in diesem Zusammenhang jedoch anzusehen, dass sich relevante Informationen, die in der digitalen Karte hinterlegt sind wie beispielsweise Angaben über die gesamte Straßenkonstruktion und/oder beispielsweise die Lage von Leitplanken, Brücken, Fahrbahnmarkierungen und/oder Verkehrszeichen, in der Realität äußerst kurzfristig ändern können. Weisen Umfeldmodell und digitale Karte nennenswerte Abweichungen auf, ist davon auszugehen, dass die Karte Kartenfehler aufweist und somit nur noch eingeschränkt verwendet werden kann, um dem Erfordernis der Verkehrssicherheit zu genügen.

Um das Fahrzeug in möglichst allen Situationen höher automatisiert zu steuern, ist es also notwendig, eine weitestgehend fehlerfreie und der Wirklichkeit entsprechende digitale Karte zur Verfügung zu haben.

Es ist bekannt, dass anhand von verschiedenen Umfeldsensoren, wie beispielsweise Radarsensoren, Kameras, Fahrdynamiksensoren, GPS (Global Positioning System) und digitalen Karten eine Repräsentation der Fahrzeugumgebung, das sogenannte Umfeldmodell, aufgebaut werden kann, wobei durch einen Vergleich der Sensordaten bzw. des Umfeldmodells mit der digitalen Karte die Aktualität einer digitalen Karte validiert und gegebenenfalls erhöht werden kann. Weisen Umfeldmodell und digitale Karte nennenswerte Abweichungen auf, ist davon auszugehen, dass die Karte nicht auf dem aktuellen Stand ist und nur noch eingeschränkt verwendet werden kann.

An dieser Stelle ergibt sich das Problem, dass die Auflösung gängiger Sensoren in der Ferne in der Regel gering ist und die Daten daher mit einem mehr oder weniger stark ausgeprägten Rauschanteil behaftet sind, der eine verlässliche Auswertung erschwert oder gar unmöglich macht. Im Stand der Technik konzentrieren sich Algorithmen zur Positionsermittlung auf Basis der Daten von Umfeldsensoren daher primär auf den mit höherer Sicherheit wahrnehmbaren Nahbereich.

Dies stellt jedoch gerade beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit einen Sicherheitsmangel dar, da nur dann ein rechtzeitiges Reagieren auf die oft kleinen Streckenänderungen möglich ist, wenn ausreichend weit entfernte Umgebungs- merkmale zur Kartenvalidierung herangezogen werden können. Auch lassen sich bestimmte auf den Sensordaten basierende Berechnungen mit höherer Genauigkeit durchführen, wenn die als Referenz herangezogenen Merkmale möglichst weit entfernt sind, beispielsweise die Rückschlüsse auf die Rotationswinkel der eingesetzten Sensorik im Verhältnis zur Ausrichtung der digitalen Karte.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs und ein verbessertes

Fahrerassistenzsystem zur Steuerung eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs bereitzustellen, mit dem eine gesicherte Auskunft über die Qualität von Sensordetektionen auch im Fernbereich möglich ist, und mit dem letztlich Streckenänderungen gegenüber einem in einer digitalen Karte abgespeicherten Streckenstatus, kurz auch Kartenfehler genannt, frühzeitig und robust erkannt werden können, und das somit eine verbesserte Validierung einer digitalen Karte leistet.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.

Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs bereitgestellt, umfassend die folgenden Schritte:

51 zur Verfügung stellen einer digitalen Karte, vorzugsweise einer hochgenauen digitalen Karte, in einem Fahrerassistenzsystem des HAF;

52 Bestimmung einer aktuellen Fahrzeugposition und Lokalisierung der Fahrzeugposition in der digitalen Karte;

53 Identifizierung eines durch das HAF aktuell befahrenen Streckenabschnitts in der digitalen Karte, wobei die Identifizierung zumindest teil- weise anhand der aktuellen Fahrzeugposition und/oder anhand einer aktuellen Änderung der aktuellen Fahrzeugposition erfolgt;

54 zur Verfügung stellen zumindest einer gefahrenen Vergleichstrajektorie zumindest eines weiteren Fahrzeugs entlang des aktuell befahrenen Streckenabschnitts, wobei das weitere Fahrzeug den aktuell befahrenen Streckenabschnitt bereits abgefahren ist und/oder wobei sich das weitere Fahrzeug auf dem aktuell befahrenen Streckenabschnitt vor dem HAF befindet;

55 Vergleich der zumindest einen Vergleichstrajektorie mit dem aktuell befahrenen Streckenabschnitt, wie er in der digitalen Karte angegeben ist, und Ermittlung eines Differenzwertes als Ergebnis des Vergleichs; und

56 Ermittlung einer Aktualität des aktuell befahrenen Streckenabschnitts in der digitalen Karte zumindest teilweise anhand des Differenzwertes.

Nach einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem Fall, dass der Differenzwert einen festgelegten Schwellwert einer Abweichung überschreitet, eine Aufforderung an einen Fahrer des HAF erfolgt, die Fahraufgabe zu übernehmen, und/oder eine Anforderung an einen zentralen Kartenserver erfolgt, ein Update der digitalen Karte zur Verfügung zu stellen.

Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine Information die Höhe des Differenzwerts und/oder den Streckenverlauf betreffend an den zentralen Kartenserver übermittelt wird, wobei der zentrale Kartenserver diese Information an weitere höher automatisierte Fahrzeuge übermittelt, und wobei diese Übermittlung vorzugsweise in Form eines Karten-Update der digitalen Karte erfolgt.

Vorteilhafterweise beinhaltet der Schritt S4, dass die zumindest eine gefahrene Vergleichstrajektorie unter Verwendung eines in das zumindest eine weitere Fahrzeug integrierten GPS-Systems ermittelt wird, und/oder dass die zumindest eine gefahrene Vergleichstrajektorie unter Verwendung zumindest eines geeig- neten, in das zumindest eine weitere Fahrzeug integrierten Sensors im Rahmen einer Odometrie-Berechnung ermittelt wird.

Bevorzugterweise werden im Schritt S4 mehrere Vergleichstrajektorien mehrerer weiterer Fahrzeuge an das HAF übermittelt und im Schritt S5 mit dem aktuell befahrenen Streckenabschnitt, wie er in der digitalen Karte angegeben ist, verglichen, wobei die Ermittlung des Differenzwertes unter Zuhilfenahme einer statistischen Auswertung dieser Vergleiche erfolgt. Dabei ist es von Vorteil, dass die zumindest eine Vergleichstrajektorie durch ein

Vehicle-to-Vehicle-System (V2V) von dem zumindest einen weiteren Fahrzeug an das HAF übermittelt wird und/oder dass die zumindest eine Vergleichstrajektorie an einen zentralen Serverrechner übermittelt wird, wobei der zentrale Serverrechner insbesondere ein Vehicle-to-lnfrastructure-System (V2I) oder ein cloud-System ist.

In einer weiteren Ausführungsform werden Informationen aus Umfeldsensoren des HAF dazu verwendet die aktuelle Fahrzeugposition in dem Fall, dass der Differenzwert einen festgelegten Schwellwert einer Abweichung überschreitet zu plausibilisieren.

Einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Fahrerassistenzsystem zur Steuerung eines höher automatisierten Fahrzeugs (HAF), insbesondere eines hochautomatisierten Fahrzeugs. Dabei umfasst das Fahrerassis- tenzsystem zumindest ein Speichermodul zur Speicherung einer digitalen Karte, vorzugsweise einer hochgenauen digitalen Karte, wobei das Speichermodul insbesondere ein in das HAF integriertes Speichermodul oder ein zentraler Server ist. Ferner weist das Fahrerassistenzsystem ein Positionsmodul zur Bestimmung einer Fahrzeugposition des HAF, eine Schnittstelle zum Austausch von Daten mit einer entfernten Datenquelle, insbesondere ein Vehicle-to-Vehicle-System oder ein Vehicle-to-lnfrastructure-System, und eine Steuervorrichtung auf. Das Positionsmodul ist vorzugsweise ein GPS-Modul. Ferner ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, Daten mit dem Speichermodul, dem Positionsmodul und der Schnittstelle auszutauschen und die durch das Positionsmodul bestimmte Fahr- zeugposition in der digitalen Karte zu lokalisieren. Ferner ist die Steuervorrich- tung dazu eingerichtet ist, einen durch das HAF aktuell befahrenen Streckenabschnitt in der digitalen Karte zu identifizieren, wobei die Identifizierung zumindest teilweise anhand der aktuellen Fahrzeugposition und/oder anhand einer aktuellen Änderung der aktuellen Fahrzeugposition erfolgt. Erfindungsgemäß ist vorgese- hen, dass die Schnittstelle dazu eingerichtet ist, zumindest eine gefahrene Ver- gleichstrajektorie zumindest eines weiteren Fahrzeugs entlang des aktuell befahrenen Streckenabschnitts zu empfangen. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet ist, unter Verwendung der Vergleichstrajektorie einen Vergleich der zumindest einen Vergleichstrajektorie mit dem aktuell befahrenen Streckenab- schnitt, wie er in der digitalen Karte angegeben ist, durchzuführen, und einen Differenzwert als Ergebnis des Vergleichs zu ermitteln.

Vorteilhafterweise ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, eine Vergleichstrajektorie eines von dem HAF gefahrenen Streckenabschnitts zu ermitteln und über die Schnittstelle anderen Fahrzeugen zur Verfügung zu stellen..

Ferner ist die Steuereinrichtung in einer weiteren Ausführungsform dazu eingerichtet, die zumindest eine gefahrene Vergleichstrajektorie unter Verwendung von über das Positionsmodul empfangenen Daten zu ermitteln, und/oder dazu eingerichtet ist, die zumindest eine gefahrene Vergleichstrajektorie unter Verwendung von Sensordaten zumindest eines geeigneten Sensors im Rahmen einer Odometrie-Berechnung zu ermitteln.

Bevorzugterweise ist der zumindest eine geeignete Sensor aus der Gruppe der folgenden Sensoren ausgewählt: Beschleunigungssensoren, Drehratensensoren, Kamerasensoren, Raddrehzahlsensoren, Lenkwinkelsensoren; und dass die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Odometrie-Berechnung zumindest durch eines der folgenden Verfahren durchzuführen: Inertial Navigation System (INS), visuelle Odometrie, Fahrzeug-Odometrie.

Einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet ein Computerprogramm, welches einen Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. 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 Lastkraftfahrzeuge (LKW) und/oder Personenkraftwagen (PKW) genutzt werden.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche in den Figuren dargestellt ist. Dabei ist zu beachten, dass die dargestellten Merkmale nur einen beschreibenden Charakter haben und auch in Kombination mit Merkmalen anderer oben beschriebener Weiterentwicklungen verwendet werden können und nicht dazu gedacht sind, die Erfindung in irgendeiner Form einzuschränken.

Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Zeichnungen sind schematisch und zeigen:

Fig. 1 ein Ablaufschema einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Umsetzung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 3 ein Ablaufschema einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Schritt S1 der Figur 1 wird eine digitale Karte, vorzugsweise eine hochgenaue digitale Karte zur Verfügung gestellt, was vorrichtungsseitig in einem Speichermodul zur Speicherung der digitalen Karte geschehen kann, wobei das Speichermodul insbesondere ein in das HAF integriertes Speichermodul oder ein zentraler Server ist. Schritt S2 beinhaltet die Bestimmung einer aktuellen Fahrzeugposition und Lokalisierung der Fahrzeugposition in der digitalen Karte, wie es im Stand der Technik hinreichend bekannt ist. Vorrichtungsseitig geschieht dies erfindungsgemäß mit- tels eines Positionsmoduls, wobei das Positionsmodul vorzugsweise ein GPS-

Modul (Global Positioning System) ist.

Der in Figur 1 als S3 bezeichnete Schritt umfasst die Identifizierung eines durch das HAF aktuell befahrenen Streckenabschnitts in der digitalen Karte, wobei die Identifizierung zumindest teilweise anhand der aktuellen Fahrzeugposition und/oder anhand einer aktuellen Änderung der aktuellen Fahrzeugposition erfolgt.

Im Beispiel der Figur 2 umfasst dieser aktuell befahrene Streckenabschnitt zwei Fahrspuren 101 , 102 denen zwei Soll-Trajektorien 1 10, 1 1 1 zugeordnet sind.

Diese Information ist im derzeitigen Stand der digitalen Karte hinterlegt und wird Vorrichtungsmäßig von einer Steuervorrichtung aus einem Speichermodul, in dem die digitale Karte gespeichert ist, ausgelesen. Im Beispiel der Figur 2 hat sich nun der tatsächliche Streckenverlauf gegenüber dem in der Karte hinterlegten Stand verändert. Dies ist gekennzeichnet durch die Ist-Trajektorien 1 10', 1 1 1 '. Die Abweichungen zwischen den Soll-Trajektorien 1 10, 1 1 1 und den Ist-Trajektorien 1 10', 1 1 1 ' kann beispielsweise durch eine kurzfristig eingerichtete Baustelle bedingt sein.

Im Stand der Technik kann diese Abweichung hinsichtlich der Verkehrssicherheit problematisch werden, da ein Fahrerassistenzsystem eines höher automatisierten Fahrzeugs die Abweichung gegebenenfalls nicht rechtzeitig erkennt. Erfindungsgemäß ist nun im Schritt S4 der Figur 1 das zur Verfügung stellen zumin- dest einer gefahrenen Vergleichstrajektorie zumindest eines weiteren Fahrzeugs entlang des aktuell befahrenen Streckenabschnitts vorgesehen, wobei das weitere Fahrzeug den aktuell befahrenen Streckenabschnitt bereits abgefahren ist und/oder wobei sich das weitere Fahrzeug auf dem aktuell befahrenen Streckenabschnitt vor dem HAF befindet. Auf diese Weise sind nun die Ist-Trajektorien 1 10', 1 1 1 ' dem Fahrerassistenzsystem des HAF bekannt. Durch den Schritt S5 des Vergleichs der zumindest einen Vergleichstrajektorie mit dem aktuell befahrenen Streckenabschnitt, wie er in der digitalen Karte angegeben ist, kann nun ein Differenzwert als Ergebnis des Vergleichs ermittelt werden.

Im Schritt S6 erfolgt nun die Ermittlung einer Aktualität des aktuell befahrenen Streckenabschnitts in der digitalen Karte zumindest teilweise anhand des Differenzwertes. Auf diese Weise liegt dem Fahrerassistenzsystem beim Beispiel der Figur 2 die Abweichung der Ist-Trajektorien 1 10', 1 1 1 ' von der bisher angenommenen Soll-Trajektorien 1 10, 1 1 1 vor.

Überschreitet der Differenzwert einen festgelegten Schwellwert einer Abweichung, kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Aufforderung an einen Fahrer des HAF erfolgen, die Fahraufgabe zu übernehmen, und/oder eine Anforderung an einen zentralen Kartenserver erfolgen, ein Update der digitalen Karte zur Verfügung zu stellen. Im Beispiel der Figur 2 ist bei der massiven Abweichung der Ist-Trajektorien 1 10', 1 1 1 ' von den Soll-Trajektorien 1 10, 1 1 1 davon auszugehen, dass der festgelegte Schwellwert der Abweichung überschritten ist. Die in dem Speichermodul des Fahrerassistenzsystems hinterlegte digitale Karte ist offenbar nicht mehr aktuell.

Im Beispiel der Figur 2 handelt es sich um einen Streckenabschnitt mit zwei Fahrspuren 101 , 102. Damit die Information gewonnen werden kann, dass beide Fahrspuren 101 , 102 von der kurzfristigen Änderung des Streckenverlaufs betroffen sind, werden im Schritt S4 also mehrere Vergleichstrajektorien mehrerer weiterer Fahrzeuge an das HAF übermittelt und im Schritt S5 mit dem aktuell befahrenen Streckenabschnitt, wie er in der digitalen Karte angegeben ist, verglichen, wobei die Ermittlung des Differenzwertes unter Zuhilfenahme einer statistischen Auswertung dieser Vergleiche erfolgt. Auf diese Weise können einzelne Spurwechsel einzelner Fahrzeuge beispielsweise von der Fahrspur 101 auf die Fahrspur 102 als solche erkannt und bei der Ermittlung der Ist-Trajektorien 1 10' 1 1 1 ' herausgefiltert werden.

Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel einer Verkehrssituation, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren für eine Erhöhung der Verkehrssicherheit angewendet werden kann. In diesem Fall weist der zu befahrene Streckenabschnitt der Fahr- spuren 101 , 102, 103 auf, mit jeweils zugeordneten Soll-Trajektorien 1 10, 1 1 1 , 1 12. Man erkennt in der Figur 3, das aufgrund einer kurzfristigen Streckenänderung, das befahren des aktuellen Streckenabschnittes nicht wie in der digitalen Karte hinterlegt befahren werden kann, da ein Teil der Fahrspur 101 für den Verkehr gesperrt ist. Ein entlang der Fahrspur 101 verlaufende Ist-Trajektorie 1 10' weist daher eine Abweichung von der Soll-Trajektorie 1 10 auf und mündet in die Soll-Trajektorie 1 1 1 . Die entlang der Fahrspuren 102, 103 verlaufende Soll- Trajektorien sind von der Verkehrsänderung nicht betroffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfasst auch diese Situation durch Akkumulierung von Ist-Trajektorien 1 10', 1 1 1 ', 1 12' einer Vielzahl von Fahrzeugen und ihre statistische Auswertung, wie bereits im Zusammenhang mit Figur 2 erläutert wurde. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die statistische Auswertung einen Klassifikator umfasst, beispielsweise ein neuronales Netz, mit dem die Art der Verkehrsänderung erfasst wird, beispielsweise Baustelleneinfahrten, Verlegung einzelner oder aller Fahrspuren, und/oder Unfälle.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung.

Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen sowie Kombinationen von Merkmalen umfassen können.