BESCHREIBUNG:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Spurführsystem zum Steuern eines autonomen Kraftfahrzeugs in einem urbanen Gebiet.

In einem urbanen Gebiet werden an autonom fahrende Kraftfahrzeuge hohe Anforderungen bezüglich einer Interpretation einer Verkehrssituation und einer daraus abgeleiteten Entscheidung gestellt, um eine Verkehrssicherheit zu gewährleisten, da das autonome Kraftfahrzeug in dem städtischen Be reich mit weiteren Verkehrsteilnehmern, zum Beispiel Fußgängern und Rad fahrern, interagieren muss.

Eine Verwendung von autonomen Kraftfahrzeugen im urbanen Gebiet hängt insbesondere von rechtlichen Rahmenbedingungen und der gesellschaftli chen Akzeptanz, beispielsweise von einer Verkehrssicherheit, ab. Insbeson dere ist für autonome Kraftfahrzeuge eine Schuldfrage bei kritischen Situati- onen und/oder ein moralisches Handeln in einer solchen Situation nicht ge klärt.

Aus der DE 10 2017 202 676 A1 ist eine Anlage zum autonomen Fahren eines Fahrzeugs bekannt. Die Anlage umfasst eine Fahrspur, die baulich durch eine Fahrspurbegrenzung von einer weiteren Fahrspur getrennt ist, wobei sich ein Fahrzeug in einem Anmeldebereich zur Nutzung der Fahrspur anmeldet und in einem Abmeldebereich von der Nutzung der Fahrspur ab meldet. Nachteilig bei dem Stand der Technik ist es jedoch, dass eine baulich abge trennte Fahrspur bereitgestellt werden muss, die nur von dem autonomen Kraftfahrzeug genutzt werden kann. Außerhalb dieser Fahrspur, also auf den Straßen des urbanen Gebiets, in dem auch andere Verkehrsteilnehmer un- terwegs sind, ist ein Verhalten des autonomen Kraftfahrzeugs nicht geklärt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verkehrssicherheit für die Nutzung eines autonomen Kraftfahrzeugs in einem urbanen Gebiet zu erhö hen.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprü che gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhän gigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren offen bart.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass für eine Fahrzeuggeschwin digkeit unterhalb eines vorgegebenen Sicherheitswerts ein autonomes Kraft fahrzeug eine kritische Fahrsituation erkennen kann und beispielsweise ohne Lenkeingriffe und ausschließlich durch Bremsen in einen sicheren Zustand versetzt werden kann, wodurch Unfälle vermieden werden können. Um sich dennoch mit einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit fortbewegen zu kön nen, sind vorgegebene Fahrbahnmarkierungen vorgesehen, auf denen eine Freigabe der Fahrzeuggeschwindigkeit erfolgen kann. Durch die Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern eines autonomen Kraft fahrzeugs in einem urbanen Gebiet bereitgestellt. Das Verfahren umfasst als Schritt a) ein Bestimmen, ob sich das autonome Kraftfahrzeug auf einer vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befindet, als Schritt b), falls Schritt a) verneint wird, ein Begrenzen einer Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vor- gegebenen Sicherheitswert und als Schritt c), falls Schritt a) bejaht wird, ein Steuern des autonomen Kraftfahrzeugs auf der vorgegebenen Fahrbahn markierung, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Geschwindigkeitswert begrenzt wird. Mit anderen Worten sind in einem urbanen Gebiet, beispielsweise einer Stadt, vorgegebene Fahrbahnmarkierungen vorgesehen, auf denen das autonome Kraftfahrzeug mit einer Fahrzeuggeschwindigkeit bis zu einem vorgegebenen Geschwindigkeitswert fahren kann, wobei der vorgegebene Geschwindigkeitswert sich insbesondere nach einer erlaubten Fahrzeugge schwindigkeit des urbanen Gebiets richten kann. Beispielsweise kann in einer Stadt die Geschwindigkeit auf 50 km/h begrenzt sein, sodass auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung das autonome Kraftfahrzeug bis zu 50 km/h fahren kann. Anders formuliert gibt die vorgegebene Fahrbahnmarkie- rung eine Bewegung des autonomen Kraftfahrzeugs in Fahrzeugquerrich tung vor, während die Bewegung in Längsrichtung entlang der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung durch das autonome Kraftfahrzeug, beziehungsweise in Verbindung mit einer Verkehrsinfrastruktur, geplant wird. Wird jedoch bestimmt, dass sich das autonome Kraftfahrzeug nicht auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befindet, kann die Fahrzeuggeschwin digkeit auf einen vorgegebenen Sicherheitswert begrenzt werden, der insbe sondere kleiner als der vorgegebene Geschwindigkeitswert sein kann. Vor zugsweise kann der vorgegebene Sicherheitswert in einem Bereich liegen, in dem eine Notbremsung des Kraftfahrzeugs zu einem sofortigen Fahrzeug stillstand führen kann, das heißt, insbesondere einen Bremsweg von unter einem Meter. Beispielsweise kann der vorgegebene Sicherheitswert in einem Bereich von 5 bis 30 km/h liegen und vorzugsweise in einem Bereich von 12 bis 15 km/h.

Die vorgegebene Fahrbahnmarkierung kann sich vorzugsweise von einem umliegenden Straßenbelag hervorheben, insbesondere durch eine festgeleg te Signalfarbe. Die vorgegebene Fahrbahnmarkierung kann jedoch auch durch eine bestehende Verkehrsinfrastruktur, wie beispielsweise Straßen- bahnschienen angezeigt sein, über das autonome Kraftfahrzeug fahren kann. Ähnlich wie bei einer Straßenbahnschiene hat auch die vorgegebene Fahrbahnmarkierung die Aufgabe vor autonomen Kraftfahrzeugen zu war nen, das heißt Passanten sind sich bewusst, dass sie einen Bereich betre ten, in dem ein autonom fahrendes Kraftfahrzeug zu erwarten ist. Tritt hierbei ein Unfall auf, weil sich beispielsweise ein Verkehrsteilnehmer plötzlich auf die vorgegebene Fahrbahnmarkierung begibt, kann eine Definition der ge setzlichen Schuldfrage erleichtert werden, womit sich die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass autonom fahrende Kraftfahrzeuge in einem urbanen Gebiet realisiert werden.

Das Bestimmen, ob sich das autonome Kraftfahrzeug auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befindet, kann durch eine Sensoreinrichtung durchge führt werden, die beispielsweise optische Sensoren, insbesondere eine Ka- mera oder ein Lidar-Sensor, aufweist und/oder Positionssensoren, die exter ne Positionierungssignale erhalten, wie beispielsweise GPS oder Referenz signale einer Infrastruktur des urbanen Gebiets. Vorzugsweise kann auch der vorgegebene Geschwindigkeitswert durch die Sensoreinrichtung detek- tiert werden. Beispielsweise kann eine Fahrzeugkamera zusätzlich zu der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung, die beispielsweise eine durchgezogene Linie in der Mitte der Fahrspur sein kann, auch Verkehrsschilder lesen und somit den zulässigen Geschwindigkeitswert an einer Position bestimmen.

Bevorzugt wird bestimmt, dass sich das autonome Kraftfahrzeug auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befindet, wenn ein Fahrzeugschwer punkt oder ein Fahrzeugmittelpunkt innerhalb eines Toleranzbereichs auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung liegt. Beispielsweise kann im Fall einer durchgezogenen Linie als vorgegebene Fahrbahnmarkierung ein Toleranz bereich ± 30 cm ausgehend von der Fahrzeugmitte festgelegt sein, für den bestimmt wird, dass sich das autonome Kraftfahrzeug auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befindet.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Fahrzeuggeschwindig keit des autonomen Kraftfahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer nachvoll- ziehbar ist und ein nachvollziehbares Verhalten des autonomen Kraftfahr zeugs durch die vorgegebene Fahrbahnmarkierung ermöglicht wird. In einem Bereich außerhalb der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung, in dem eine Fahrtrichtung und ein Verhalten des autonomen Kraftfahrzeugs von anderen Verkehrsteilnehmern nicht vorhergesagt werden kann, kann die Geschwin- digkeit auf den vorgegebenen Sicherheitswerts begrenzt werden, wodurch die Sicherheit in diesem Bereich durch einen kurzen Bremsweg von bei spielsweise unter einem Meter gewährleistet ist. Hierdurch können kritische Verkehrssituationen reduziert werden und eine Verkehrssicherheit kann insgesamt erhöht werden.

Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzli che Vorteile ergeben. Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Steuern den Schritt c) ferner ein Ermitteln als Schritt d) umfasst, ob sich ein Objekt innerhalb eines Sicher heitsbereichs vor dem autonomen Kraftfahrzeug befindet, wobei der Sicher heitsbereich entlang der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung verläuft und falls Schritt d) bejaht wird, ein Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit an eine Objektgeschwindigkeit, wobei das autonome Kraftfahrzeug während des Verringerns der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der vorgegebenen Fahrbahn markierung bleibt, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem vorgegebe nen Sicherheitswert ist. Mit anderen Worten kann ermittelt werden, ob sich ein Objekt entlang der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung innerhalb eines Sicherheitsbereichs befindet, wobei der Sicherheitsbereich beispielsweise eine Breite aufweisen kann, die der Breite des autonomen Kraftfahrzeugs oder der Fahrspur ent spricht, und eine Länge entlang der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung, die insbesondere an die Fahrzeuggeschwindigkeit angepasst sein kann und die einen Bremsweg bei einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechen kann. Beispielsweise kann eine Länge des Sicherheitsbereichs bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 50 km/h 25 Meter betragen. Insbesondere ist der Sicherheitsbereich nicht statisch, sondern kann je nach Fahrzeugge- schwindigkeit mit dem autonomen Kraftfahrzeug mitwandern.

Wird in diesem Sicherheitsbereich ein Objekt erkannt, kann sich die Fahr zeuggeschwindigkeit an eine Objektgeschwindigkeit anpassen, ohne dabei die vorgegebene Fahrbahnmarkierung zu verlassen. Beispielsweise kann das Objekt ein vorausfahrendes Fahrzeug sein und das autonome Kraftfahr zeug kann sich an die Geschwindigkeit des vorausfahrenden Fahrzeugs anpassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Objekt auch ein Verkehrsteilnehmer, wie beispielsweise ein Fußgänger sein, der den Sicherheitsbereich vor dem autonomen Kraftfahrzeug betritt. Hierbei kann das Verringern der Fahrzeug geschwindigkeit an die Objektgeschwindigkeit ein Bremsvorgang bis zu ei nem Stillstand des autonomen Kraftfahrzeugs sein. Insbesondere kann auch bei einem entgegenkommenden Objekt das autonome Kraftfahrzeug bis zu einem Stillstand abbremsen. Zusätzlich kann bei dem Verringern der Fahr zeuggeschwindigkeit jedoch vorgesehen sein, dass die vorgegebene Fahr bahnmarkierung nicht verlassen wird, solange die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem vorgegebenen Sicherheitswert ist. So hat die vorgegebene Fahr- bahnmarkierung ähnlich einer Straßenbahnschiene die Aufgabe vor einem autonomen Kraftfahrzeugen zu warnen, das heißt, Passanten sind sich be wusst, dass ein Bereich betreten wird, in dem ein autonomes Kraftfahrzeug zu erwarten ist. Ist durch ein plötzliches Eintreten eines Objekts, wie zum Beispiel eines anderen Fahrzeugs, in den Sicherheitsbereich eine Kollision nicht vermeid bar, kann, da das autonome Kraftfahrzeug sich weiterhin in einer Querrich tung entlang der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung orientieren muss und lediglich in Längsrichtung bremst, ein Zielkonflikt, wie beispielsweise eine Auswahl zwischen zwei Kollisionen, vermieden werden und das Verhalten des autonomen Kraftfahrzeugs ist für weitere Verkehrsteilnehmer stets nach vollziehbar.

Somit ist ein Verhalten des autonomen Kraftfahrzeugs in kritischen Fahrsitu- ationen jederzeit ersichtlich, woraus sich der Vorteil ergibt, dass eine Ver kehrssicherheit für andere Verkehrsteilnehmer erhöht werden kann und rechtliche Rahmenbedingungen für eine Nutzung autonomer Kraftfahrzeuge im urbanen Gebiet geschaffen werden können. Des Weiteren können Ent scheidungssituationen vermieden werden, da das autonome Kraftfahrzeug nur nach den durch das Verfahren festgelegten Regeln handelt. Eine Ent scheidungssituation kann beispielsweise umfassen, ob das autonome Kraft fahrzeug seine Insassen schützt oder andere Verkehrsteilnehmer, oder bei einer unvermeidbaren Kollision eine Auswahl zwischen verschiedenen Kolli- sionsteilnehmern.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das Steuern in Schritt c) ferner als Schritt e) ein Ermitteln umfasst, ob eine Bewegung des Objekts von ei nem Beobachtungsbereich in Richtung des Sicherheitsbereichs einer vorge- gebenen Bedingung entspricht und falls das bejaht wird, die Fahrzeugge schwindigkeit verringert wird, wobei das autonome Kraftfahrzeug während des Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der vorgegebenen Fahr bahnmarkierung bleibt. Mit anderen Worten ist um den Sicherheitsbereich ein Beobachtungsbereich vorgesehen, um zu überprüfen, ob ein Objekt sich in den Sicherheitsbereich bewegt. Beispielsweise kann ein Objekt innerhalb des Beobachtungsbe reichs erkannt werden und eine Bewegung des Objekts zeitlich extrapoliert werden, womit ein potentielles Eintreten in den Sicherheitsbereich prädiziert werden kann. Hierfür kann beispielsweise ein Geschwindigkeitsvektor des Objekts in Richtung des Sicherheitsbereichs bestimmt werden und zusam men mit einer Entfernung des Objekts zu dem Sicherheitsbereich kann dann berechnet werden, ob das Objekt in den Sicherheitsbereich eintritt. Ist dies der Fall, kann die vorgegebene Bedingung erfüllt sein und die Fahrzeugge- schwindigkeit kann verringert werden, ohne dass das autonome Kraftfahr zeug von der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung abweicht. Somit kann verhindert werden, dass ein Ausweichmanöver andere Verkehrsteilnehmer beeinflussen kann. Das Objekt kann beispielsweise ein Fahrradfahrer sein, der sich innerhalb des Beobachtungsbereichs befindet und in Richtung des Sicherheitsbereichs fährt. Die vorgegebene Bedingung kann in diesem Beispiel erfüllt sein, falls bestimmt wird, dass sich der Radfahrer bei einer Beibehaltung der Richtung und der Geschwindigkeit in den Sicherheitsbereich vor das autonome Kraft- fahrzeug begibt. Daraufhin kann das autonome Kraftfahrzeug die Fahrzeug geschwindigkeit verringern und so die Fahrzeuggeschwindigkeit beispiels weise bis zu einem Stillstand des Kraftfahrzeugs abbremsen. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Verkehrssi cherheit dadurch erhöht werden kann, dass auch in den Sicherheitsbereich eintretende Objekte erkannt werden und das autonome Kraftfahrzeug darauf reagieren kann. Zusätzlich kann durch das Verbleiben auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung eine Beeinflussung anderer Verkehrsteilnehmer, bei- spielsweise durch ein abruptes Ausweichmanöver, ausgeschlossen werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Ermitteln, ob sich das Objekt in dem Sicherheitsbereich befindet oder sich in Richtung des Sicherheitsbereichs bewegt, von einem fahrzeuginternen und/oder fahrzeugexternen Sensor durchgeführt wird. Beispielsweise kann ein fahrzeuginterner Sensor eine Kamera oder ein Lidar-Sensor sein, der ein Objekt in dem Sicherheitsbereich detektieren kann. Alternativ oder zusätzlich können entlang der Wegstrecke Sensoren einer Verkehrsinfrastruktur vorgesehen sein, die dem autonomen Kraftfahrzeug im Rahmen einer Fahrzeug-zu-lnfrastruktur-Kommunikation Umgebungsinformationen, wie beispielsweise eine Position des Objekts mitteilen können. Flierzu können beispielsweise Daten von Verkehrsüberwa chungskameras verwendet werden. Eine weitere Möglichkeit ist eine Fahr- zeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation, wobei beispielsweise ein vorausfahren des Kraftfahrzeug nachfolgende Kraftfahrzeuge warnen kann. Hierdurch kann eine Erkennung eines Objekts verbessert werden.

Außerdem kann mittels der fahrzeuginternen und/oder fahrzeugexternen Sensoren eine Redundanz bei der Bestimmung geschaffen werden, ob sich das autonome Kraftfahrzeug auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befindet. So kann zusätzlich zu der physischen Markierung der vorgegebe nen Fahrbahnmarkierung auf der Straße, welche beispielsweise über den fahrzeuginternen Sensor erkannt werden kann, die vorgegebene Fahrbahn markierung auch auf einer Navigationskarte hinterlegt sein, wobei die Navi gationskarte entweder im Kraftfahrzeug gespeichert sein kann oder über eine Verbindung zur Verkehrsinfrastruktur zur Verfügung gestellt werden kann, beispielsweise über 5G. Somit ist es beispielsweise möglich, dass das auto nome Kraftfahrzeug nur mit Hilfe der fahrzeugexternen Sensoren, die hier als Infrastrukturpunkte beziehungsweise Landmarken dienen, exakt auf der Navigationskarte verödet werden kann. Hierfür kann beispielsweise der fahr zeuginterne Sensor die Infrastrukturpunkte erkennen, indem beispielsweise eine Fahrzeugkamera einen QR-Code auf dem Infrastrukturpunkt erkennt und diesen somit identifiziert. Der genaue Standort des so identifizierten Infrastrukturpunkts kann in der Navigationskarte hinterlegt sein, womit eine exakte Verödung des autonomen Kraftfahrzeugs auf der Navigationskade möglich ist. Somit kann das autonome Kraftfahrzeug der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung auch ohne eine eigene Erkennung folgen.

Ferner kann bei einer erkannten Abweichung zwischen der von dem fahr- zeuginternen Sensor erkannten Fahrbahnmarkierung und der in der Naviga tionskarte hinterlegten Fahrbahnmarkierung eine Sicherheitsreaktion ausge löst werden, wie beispielsweise das Begrenzen der Fahrzeuggeschwindigkeit auf den vorgegebenen Sicherheitswed. Alternativ kann neben der Fahrspur in der Navigationskade und auf der Straße auch das Kraftfahrzeug eine eigene Fahrspur planen, die als weitere Redundanz verwendet werden kann.

Folglich kann bei der Erkennung des Umfeldes und anderer Verkehrsteil nehmer durch den fahrzeuginternen und fahrzeugexternen Sensor eine Re dundanz geschaffen werden. Außerdem kann dadurch die Möglichkeit eröff- net werden, die Sensorik im Kraftfahrzeug einfacher und kostengünstiger zu gestalten, was sich insbesondere bei einer hohen Verkehrsdichte im urbanen Gebiet auszahlt, da nicht jedes Fahrzeug mit einer teuren Sensorik ausge stattet werden muss, sondern diese auf die Infrastruktur verlagert werden kann und somit allen Fahrzeugen zur Verfügung steht.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass das auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befindliche autonome Kraftfahrzeug die vorgegebene Fahrbahnmarkierung nur dann verlässt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb des vorgegebenen Sicherheitswertes ist. Mit anderen Worten weicht das autonome Kraftfahrzeug von der vorgegebenen Fahrbahnmarkie rung nur ab, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorgegebenen Sicher heitswert unterschreitet. Beispielsweise kann ein Objekt oder ein Hindernis, das auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung steht, somit umfahren wer- den. Da sich die Fahrzeuggeschwindigkeit hierzu unterhalb des vorgegebe nen Sicherheitswerts befindet, kann das autonome Kraftfahrzeug bei einem unvorhergesehenen Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer rechtzeitig rea gieren und beispielsweise eine Notbremsung durchführen. Auch ein Verlas sen der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung, um beispielsweise auf einen Parkplatz zu fahren, kann so durchgeführt werden. Durch diese Ausfüh rungsform ergibt sich der Vorteil, dass eine Verkehrssicherheit erhöht wer den kann, falls das autonome Kraftfahrzeug die vorgegebene Fahrbahnmar kierung verlässt. Auch kann so ein Verkehrsfluss aufrecht erhalten werden, wodurch ein Stau vermieden werden kann.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass sich die vorgegebene Fahrbahnmar kierung an einem Kreuzungspunkt aufteilt und wobei durch ein optisches Signal an und/oder in der Fahrbahnmarkierung ein Fahrweg des autonomen Kraftfahrzeugs angezeigt wird. Das heißt, dass sich die vorgegebene Fahr- bahnmarkierung an einer Kreuzung in verschiedene Richtungen erstrecken kann und beispielsweise das autonome Kraftfahrzeug durch ein optisches Signal, das als Lichtsignal ausgebildet sein kann, anzeigt, in welche Richtung sich das autonome Kraftfahrzeug begibt und/oder ein optisches Signal in der Fahrbahnmarkierung den Fahrweg des autonomen Kraftfahrzeugs anzeigt. Vorzugsweise kann das optische Signal durch ein Lichtband bereitgestellt werden, das eine Wegstrecke des autonomen Kraftfahrzeugs an dem Kreu zungspunkt anzeigt. Der Fahrweg, den das autonome Kraftfahrzeug nimmt, kann beispielsweise über eine Fahrzeug-zu-lnfrastruktur-Kommunikation an eine Signalanlage an und/oder in der Fahrbahnmarkierung mitgeteilt werden. Durch diese Ausführungsform ergibt sich der Vorteil, dass ein eindeutiger Bewegungsablauf für das autonome Kraftfahrzeug angezeigt werden kann, wodurch eine Verkehrssicherheit erhöht werden kann. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die vorgegebene Fahrbahn markierung durch eine Straßenbahnschiene und/oder eine Markierungsfarbe angezeigt wird. Beispielsweise kann bei der Verwendung einer Straßen bahnschiene gleichzeitig eine Verkehrsinfrastruktur, wie beispielsweise ein Ampelsystem der Straßenbahn, mitgenutzt werden. Beispielsweise kann auch eine Straßenbahn nur entlang der Straßenbahnschienen beschleunigen oder bremsen, wodurch das Verhalten des autonomen Kraftfahrzeugs in ähnlicher Weise für andere Verkehrsteilnehmer bekannt ist. Auch eine spezi elle Markierungsfarbe, beispielsweise eine Leuchtfarbe, kann einen Fahrweg des autonomen Kraftfahrzeugs anzeigen. Vorzugsweise kann eine Farbe verwendet werden, die mit fluoreszierenden Farbpartikeln versetzt ist, wodurch eine Fälschung erschwert werden kann. Insbesondere kann eine Fluoreszenz in einem nicht sichtbaren Farbspektrum für die Markierungsfar be vorgesehen sein, die beispielsweise nur von einer Sensoreinrichtung des autonomen Kraftfahrzeugs erkannt werden kann. Somit kann das autonome Kraftfahrzeug die vorgegebene Fahrbahnmarkierung erkennen und verifizie ren.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die vorgegebene Fahrbahn- markierung ferner durch ein elektromagnetisches Signal angezeigt wird. Das elektromagnetische Signal kann beispielsweise ein Magnetfeld von einem stromdurchflossenen Draht sein, der in der vorgegebenen Fahrbahnmarkie rung verlaufen kann. Vorzugsweise kann das autonome Kraftfahrzeug einen Sensor aufweisen, der dieses Magnetfeld detektieren kann, wodurch das autonome Kraftfahrzeug entlang des Drahtes manövriert werden kann. Eine weitere Möglichkeit ist eine Identifikation über ein Radiofrequenzsignal, zum Beispiel RFID, durch den das autonome Kraftfahrzeug die vorgegebene Fahrbahnmarkierung verifizieren kann und beispielsweise den vorgegebenen Geschwindigkeitswert erhalten kann. Besonders bevorzugt können Indukti- onsspulen in der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung vorhanden sein, die über eine entsprechende Induktionsspule im autonomen Kraftfahrzeug zu sätzlich zu der Anzeige der Fahrbahn eine Batterie des autonomen Kraft fahrzeugs laden können. Das heißt, dass sich die Induktionsspulen in der Straße unterhalb der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befinden können, so dass das Kraftfahrzeug beim Fahren auf der vorgegebenen Fahrbahn markierung kontaktlos geladen werden kann. Vorzugsweise können die In duktionsspulen von den Infrastrukturpunkten (externe Sensoren) bezie hungsweise Landmarken, die als Säulen entlang der Straße angeordnet sein können, mit Strom gespeist werden. Auch können die Infrastrukturpunkte (externe Sensoren) entlang der Straße als konventionelle Ladestationen für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge dienen. Insbesondere können somit die externen Sensoren mehrere Funktionen in einer Einrichtung vereinigen, wie beispielweise die Erkennung des Umfeldes, Sende/Empfangspunkte für die Fahrzeug-zu-lnfrastruktur Kommunikation (zum Beispiel 5G), Infrastruktur punkte beziehungsweise Landmarken zur Unterstützung der Lokalisierung des Kraftfahrzeugs und Energieeinspeisepunkte für induktives Laden oder auch konventionelles Laden. Besonders bevorzugt können die Infrastruktur punkte (externe Sensoren) entlang der Strecke, auf der sich eine vorgege- bene Fahrbahnmarkierung befindet, derart angeordnet sein, dass das Kraft fahrzeug immer im Sichtfeld von mindestens einem Infrastrukturpunkt (exter nen Sensor) ist.

Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass für den vorgegebenen Sicher- heitswert eine Geschwindigkeit verwendet wird, insbesondere ein Wert in einem Bereich von 5 km bis 15 km. Sicherheitsbetrachtungen haben erge ben, dass innerhalb dieses Geschwindigkeitsbereichs, insbesondere bei 10 km ± einer Toleranz, beispielsweise von 10 Prozent, ein Erkennen einer kritischen Fahrsituation ohne Lenkeingriffe und ausschließlich durch Brem- sen das autonome Kraftfahrzeug in einen sicheren Zustand versetzt werden kann. Somit können Unfälle vermieden werden und eine Verkehrssicherheit kann erhöht werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Spurführsystem zum Steuern eines autonomen Kraftfahrzeugs in einem urbanen Gebiet. Das Spurführsys tem weist eine Sensoreinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, zu bestim men, ob sich das autonome Kraftfahrzeug auf einer vorgegebenen Fahr bahnmarkierung befindet. Ferner weist das Spurführsystem eine Steuerein richtung auf, die dazu ausgebildet ist, eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Sicherheitswert zu begrenzen, falls sich das autonome Kraftfahrzeug nicht auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befindet, und das autonome Kraftfahrzeug zu steuern und die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Geschwindigkeitswert zu begrenzen, falls sich das autonome Kraftfahrzeug auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung befin det. Hierbei ergeben sich gleiche Vorteile und Variationsmöglichkeiten wie bei dem Verfahren.

Das autonome Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus ausgestal tet.

Zu der Erfindung gehört auch die Steuereinrichtung für das autonome Kraft fahrzeug. Die Steuereinrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens durchzuführen.

Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein. Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Spurführsystems, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammen hang mit den Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrie ben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildun gen des erfindungsgemäßen Spurführsystems hier nicht noch einmal be- schrieben.

Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschrie benen Ausführungsformen. Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Flierzu zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Spurführsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Passiervorgangs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Spurführsystems; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Abbiegevorgangs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Spurführsystems;

Fig. 4 ein schematisches Verfahrensdiagramm gemäß einer beispiel haften Ausführungsform.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispie len stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschrie benen Merkmale der Erfindung ergänzbar.

In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Spurführsystems 10 zum Steuern eines autonomen Kraftfahrzeugs 12 in einem urbanen Gebiet darge stellt. Das Spursystem 10 kann dazu ausgelegt sein, das autonome Kraft fahrzeug 12 auf einer Straße 14 des urbanen Gebiets zu steuern. Dazu kann das autonome Kraftfahrzeug eine Sensoreinrichtung 16 und eine Steuerein richtung 18 aufweisen. Die Sensoreinrichtung 16 kann dazu ausgelegt sein, zu überprüfen, ob sich das autonome Kraftfahrzeug 12 auf einer vorgegebenen Fahrbahnmarkie rung 20 befindet. Hierzu kann die Sensoreinrichtung 16 beispielsweise eine oder mehrere Kameras aufweisen, die eine Straßenoberfläche überwachen. Zusätzlich oder alternativ kann die Sensoreinrichtung 16 auch einen fahr zeugexternen Sensor 22 aufweisen, der beispielsweise als eine Verkehrs überwachungssäule ausgebildet sein kann, und der insbesondere eine Ka mera aufweisen kann, um eine Positionierung des autonomen Kraftfahrzeugs 12 zu bestimmen und der Referenzpunkte zur Korrektur einer Positionierung des autonomen Kraftfahrzeugs an das autonome Kraftfahrzeug 12 senden kann. Hierzu kann insbesondere eine Fahrzeug-zu-lnfrastruktur- Kommunikation, vorzugsweise mit einer 5G-Technologie, vorgesehen sein.

Die vorgegebene Fahrbahnmarkierung 20 kann sich vorzugsweise optisch von der Straße 14 abheben, insbesondere von anderen Fahrbahnmarkierun gen wie der Mittellinie. Beispielsweise kann die vorgegebene Fahrbahnmar kierung 20 in einer Ausführungsform eine Straßenbahnschiene sein, die auf der Straße 14 verläuft. In diesem Ausführungsbeispiel ist die vorgegebene Fahrbahnmarkierung 20 eine durchgezogene Linie in der Mitte einer Fahr bahnseite und weist vorzugsweise eine Markierungsfarbe auf, die die vorge gebene Fahrbahnmarkierung 20 von der Straße 14 abhebt. Insbesondere kann die Markierungsfarbe eine fluoreszierende Farbe sein.

Besonders bevorzugt kann die vorgegebene Fahrbahnmarkierung 20 ein elektromagnetisches Signal ausstrahlen, beispielsweise indem ein strom durchflossener Draht oder mehrere hintereinander angeordnete Induktions spulen entlang der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 verlaufen. Im Falle der Induktionsspulen besteht neben einer Möglichkeit, eine Position des autonomen Kraftfahrzeugs auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 durch die Sensoreinrichtung 16 zu bestimmen, indem das elektromagne tische Signal detektiert wird, die Möglichkeit, dass sich eine Induktionsspule in der Straße mit einer Induktionsspule 24 des autonomen Kraftfahrzeugs koppeln kann und somit eine Traktionsbatterie (nicht gezeigt) des autonomen Kraftfahrzeugs während einer Fahrt aufladen kann.

Wird von der Sensoreinrichtung 16 bestimmt, dass sich das autonome Kraft- fahrzeug 12 nicht auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 befindet, kann die Steuereinrichtung 18 eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vor gegebenen Sicherheitswert begrenzen. Der vorgegebene Sicherheitswert kann die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen Wert eingrenzen, bei dem in einer Gefahrensituation das autonome Kraftfahrzeug 12 schnell zum Still- stand gebracht werden kann. Insbesondere kann der vorgegebene Sicher heitswert eine Schrittgeschwindigkeit umfassen, die in einem Bereich von 1 bis 16 km/h liegen kann. Somit kann bei kritischen Fahrsituationen das auto nome Kraftfahrzeug 12 ausschließlich durch Bremsen in einen sicheren Zustand versetzt werden, wodurch Unfälle vermieden werden können.

Wird von der Sensoreinrichtung 16 festgestellt, dass sich das autonome Kraftfahrzeug 12 auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 befindet, kann das autonome Kraftfahrzeug 12 von der Steuereinrichtung 18 auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung gesteuert werden, das heißt, es kann entlang der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 manövriert werden. Hier zu kann die Steuereinrichtung 18 die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einem vorgegebenen Geschwindigkeitswert begrenzen, der beispielsweise durch das urbane Gebiet oder die derzeit befahrene Straße 14 festgelegt sein kann und eine zulässige Flöchstgeschwindigkeit darstellen kann. Diese zulässige Höchstgeschwindigkeit kann beispielsweise von der Sensoreinrichtung 16 durch Detektieren eines Straßenschilds festgestellt werden oder dem auto nomen Kraftfahrzeug 12 von einer externen Quelle, wie beispielsweise dem externen Sensor 22, mitgeteilt werden. Beispielsweise kann der fahrzeugex terne Sensor 22 neben einer Positionsinformation auch Daten an das Kraft- fahrzeug senden, insbesondere den vorgegebenen, erlaubten Geschwindig keitswert.

Somit ist es möglich, dass das autonome Kraftfahrzeug 12 auf der vorgege benen Fahrbahnmarkierung 20 mit einer maximal zulässigen Geschwindig- keit fahren kann, da andere Verkehrsteilnehmer einen Weg des autonomen Kraftfahrzeugs Vorhersagen können, ähnlich wie den Weg einer Straßen bahn auf Straßenbahnschienen. Somit ist das Verhalten des autonomen Kraftfahrzeugs für weitere Verkehrsteilnehmer stets nachvollziehbar.

Zur weiteren Erhöhung der Verkehrssicherheit kann während der Fahrt vor dem autonomen Kraftfahrzeug 12 ein Sicherheitsbereich 26 vorgesehen sein, der beispielsweise eine Straßenseite vor dem autonomen Kraftfahrzeug 12 abdeckt und dynamisch an die Geschwindigkeit des autonomen Kraft- fahrzeugs 12 angepasst werden kann. Wird von der Sensoreinrichtung 16 des autonomen Kraftfahrzeugs oder von dem fahrzeugexternen Sensor 22 ermittelt, dass sich ein Objekt, wie beispielsweise ein anderes Fahrzeug, innerhalb des Sicherheitsbereichs vor dem autonomen Kraftfahrzeug befin det, kann die Steuereinrichtung 18 die Fahrzeuggeschwindigkeit an eine Objektgeschwindigkeit, beispielsweise an eine Geschwindigkeit des voraus fahrenden Fahrzeugs anpassen, indem es insbesondere bei einem langsam fahrenden Fahrzeug die Geschwindigkeit verringert.

Zusätzlich zu dem Sicherheitsbereich 26 kann ein Beobachtungsbereich 28 vorgesehen sein, der den Sicherheitsbereich 26 erweitert. In dem Beobach tungsbereich 28 können Objekte, wie beispielsweise ein Fußgänger 30, daraufhin überwacht werden, ob sich diese in den Sicherheitsbereich 26 bewegen. Hierbei kann beispielsweise eine Geschwindigkeit des Fußgän gers 30 in Richtung des Sicherheitsbereichs 26 festgestellt werden, indem eine zeitlich veränderliche Position des Fußgängers extrapoliert wird. Wird festgestellt, dass diese Geschwindigkeit und Position des Fußgängers einer vorgegebenen Bedingung entspricht, kann die Steuereinrichtung 18 das autonome Kraftfahrzeug 12 dazu veranlassen, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern und im Falle eines plötzlichen Eintretens des Fußgängers in den Sicherheitsbereich 26 eine Notbremsung veranlassen.

Die vorgegebene Bedingung kann beispielsweise dann eintreten, wenn der Fußgänger 30 eine vorgegebene Geschwindigkeit in Richtung des Sicher heitsbereichs 26 übersteigt. Insbesondere kann jedoch vorgesehen sein, dass bei der Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit das autonome Kraft fahrzeug 12 auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 bleibt. Das be deutet, dass selbst bei einer Notbremsung kein Ausweichmanöver durchge führt werden soll, wodurch andere Verkehrsteilnehmer gefährdet werden könnten. Somit ist das Verhalten des autonomen Kraftfahrzeugs auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 für jeden Verkehrsteilnehmer vorher sagbar, durch die Schaffung der für andere Verkehrsteilnehmer nachvoll ziehbaren und sichtbaren Fahrbahnmarkierung. Somit können auch die Rahmenbedingungen zur Schaffung gesetzlicher Vorgaben im Falle von Unfällen autonomer Kraftfahrzeuge geschaffen werden.

In Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Passiervorgangs des auto nomen Kraftfahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform darge stellt. In dieser Ausführungsform kann ein Objekt 32, das beispielsweise ein parkendes Fahrzeug sein kann, die vorgegebene Fahrbahnmarkierung 20 auf der Straße 14 blockieren. Das autonome Kraftfahrzeug 12 kann sich diesem Objekt 32 nähern und bei Eintreten des Objekts 32 in den Sicher heitsbereich des autonomen Kraftfahrzeugs kann das autonome Kraftfahr zeug 12 seine Geschwindigkeit verringern und beispielsweise hinter dem Objekt 32 zum Stillstand kommen. Damit das autonome Kraftfahrzeug 12 dennoch die Fahrt fortsetzen kann, kann vorgesehen sein, dass das auto nome Kraftfahrzeug 12 die vorgegebene Fahrbahnmarkierung 20 zum Pas sieren des Objekts 32 verlässt. Hierfür kann vorzugsweise überprüft werden, ob eine Geschwindigkeit des autonomen Kraftfahrzeugs unterhalb des vor- gegebenen Sicherheitswerts, beispielsweise der Schrittgeschwindigkeit, ist. Ist dies der Fall, kann das autonome Kraftfahrzeug 12 die vorgegebene Fahrbahnmarkierung 20 verlassen und an dem Objekt 32 vorbeifahren.

Bevorzugt kann, um entgegenkommende Fahrzeuge nicht zu behindern oder zu gefährden, zusätzlich der fahrzeugexterne Sensor 22, der sich an der Straßenseite befinden kann, eine Information über einen Gegenverkehr an das autonome Kraftfahrzeug 12 senden. Alternativ oder zusätzlich können entgegenkommende Fahrzeuge (nicht gezeigt) Positionsdaten über eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation an das autonome Kraftfahrzeug 12 senden.

Bei dem Verlassen der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 zum Passie- ren des Objekts 32 kann das autonome Kraftfahrzeug kurzzeitig auf die Ge genfahrbahn fahren, wo beispielsweise auch eine Fahrbahnmarkierung (nicht gezeigt) vorhanden sein kann. Damit das autonom fahrende Kraftfahrzeug 12 diese nicht als eigene erkennt und somit die Geschwindigkeit auf den erlaubten Geschwindigkeitswert freigibt, kann bevorzugt vorgesehen sein, dass innerhalb der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 ein Radiofre quenzidentifikationschip (RFID) vorgesehen ist, der eine Fahrspur für das autonome Kraftfahrzeug identifiziert, wodurch eine Verwechslung der Fahr spur vermieden werden kann. Alternativ zum Passieren des Objekts 32 kann beispielsweise auch ein Ver lassen der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 zum Fahren auf einen Parkplatz abseits der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung durchgeführt wer den. In Fig. 3 ist eine Straßenkreuzung und ein Abbiegevorgang des autonomen Kraftfahrzeugs 12 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform des Spur führsystems 10 dargestellt. Beispielsweise kann die vorgegebene Fahr bahnmarkierung 20 bei einer Straßenkreuzung in unterschiedliche Richtun gen verlaufen. Insbesondere kann sich die vorgegebene Fahrbahnmarkie- rung 20 an einem Kreuzungspunkt 34 aufteilen. Der Kreuzungspunkt 34 kann derart ausgeführt sein, dass sich ein stetiger, differenzierbarer und eindeutiger Bewegungsablauf des autonomen Kraftfahrzeugs 12 ergibt. Hier zu kann zusätzlich ein optisches Signal an und/oder in der Fahrbahnmarkie rung vorgesehen sein, das einen Fahrweg des autonomen Kraftfahrzeugs anzeigt. Insbesondere kann das optische Signal durch ein Lichtband 36 hervorgerufen werden, das den Verlauf des Fahrtwegs des autonomen Kraft fahrzeugs an den Kreuzungspunkt 34 anzeigen kann. Somit kann neben einer Signalanzeige des autonomen Kraftfahrzeugs auch die vorgegebene Fahrbahnmarkierung 20 den Fahrweg des Kraftfahrzeugs anzeigen und somit eine Verkehrssicherheit erhöhen, da andere Verkehrsteilnehmer auf den Weg des Kraftfahrzeugs aufmerksam gemacht werden können.

Auch bei dem Abbiegevorgang des autonomen Kraftfahrzeugs 12 ist eine Führung des Kraftfahrzeugs entlang der Fahrbahnmarkierung 20 vorgese hen. Hierbei kann der Fahrzeugmittelpunkt beziehungsweise Schwerpunkt des Fahrzeugs möglichst genau auf der Fahrbahnmarkierung 20 geführt werden. Beispielsweise können zulässige Toleranzen in Querrichtung in gesetzlichen Rahmenbedingungen definiert werden. Insbesondere kann eine Abweichung des Fahrzeugmittelpunkts von der Fahrbahnmarkierung 20 höchstens 50 cm betragen.

In Fig. 4 ist ein schematisches Verfahrensdiagramm gemäß einer beispiel haften Ausführungsform dargestellt. In einem Schritt S10 wird bestimmt, ob sich das autonome Kraftfahrzeug 12 auf einer vorgegebenen Fahrbahnmar kierung 20 befindet. Falls das verneint wird, wird in einem Schritt S12 eine Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Sicherheitswert begrenzt.

Wird bestimmt, dass sich das autonome Kraftfahrzeug 12 auf der vorgege- benen Fahrbahnmarkierung 20 befindet, kann in einem Schritt S14 das auto nome Kraftfahrzeug 12 auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 ge steuert werden, wobei die Fahrzeuggeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Geschwindigkeitswert begrenzt wird. Wird das Fahrzeug auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 gesteuert, kann in einem Schritt S16 ermittelt werden, ob sich ein Objekt innerhalb eines Sicherheitsbereichs vor dem autonomen Kraftfahrzeug befindet und/oder ob eine Bewegung des Objekts von einem Beobachtungsbereich in Richtung des Sicherheitsbereichs einer vorgegebenen Bedingung entspricht und falls dies der Fall ist, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert wer den, wobei das autonome Kraftfahrzeug 12 während des Verringerns der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der vorgegebenen Fahrbahnmarkierung 20 bleibt, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit über dem vorgegebenen Sicher heitswert ist. Insgesamt zeigen die Beispiele, wie durch die Erfindung eine Fahrspurmar kierung für autonome Kraftfahrzeuge bereitgestellt werden kann.