Sicherheitsoptimierte Na vigation

Die Erfindung betrifft die Erhöhung der Sicherheit beim Führen eines Kraftfahr- zeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das mittels eines

Fahrassistenten geführt werden kann.

Stand der Technik Ein Kraftfahrzeug umfasst einen Fahrassistenten, der die Geschwindigkeit des

Kraftfahrzeugs auf einem vorbestimmten Niveau hält. Nähert sich das Kraftfahrzeug einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug, so wird die gefahrene Geschwindigkeit abgesenkt, um einen Mindestabstand zum vorausfahrenden Kraftfahrzeug einzuhalten. Ein derartiger Fahrassistent ist unter dem Namen ACC (Adaptive Cruise Control) bekannt.

Für das Kraftfahrzeug können noch andere Fahrassistenten verfügbar sein, die mehr oder weniger miteinander vernetzt sein können. Es besteht ein allgemeines Entwicklungsziel, die Fahrassistenten so auszubilden, dass ein autonomes Füh- ren des Kraftfahrzeugs möglich ist, das heißt, dass ein Fahrer die Assistenten nicht mehr überwacht, sondern sich anderen Aufgaben widmen kann, während die Assistenten das Kraftfahrzeug sicher führen. Ein Hindernis bei der Entwicklung derartiger Systeme ist, dass die Funktionsfähigkeit eines Assistenzsystems unter schlechten äußerlichen Bedingungen stark verringert sein kann. Beispiels- weise kann ein Radarsensor zur Bestimmung des Abstands zu einem vorausfahrenden Fahrzeug bei starkem Niederschlag falsche Messergebnisse liefern.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Sicherheit eines Kraftfahrzeugs, das mittels eines Assistenzsystems geführt werden kann, zu erhöhen. Die Erfin- dung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.

Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder. Nach einem ersten Aspekt umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs mit einem Assistenzsystem Schritte des Führens des Kraftfahrzeugs mit Unterstützung des Assistenzsystems, des Bestimmens einer Position des Kraft- fahrzeugs, des Bestimmens, dass sich das Kraftfahrzeug einer Stelle nähert, an der eine Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems eingeschränkt sein könnte, und des Ausgebens einer Warnung an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs. In einer Weiterbildung kann dem Fahrer eine Umleitung um den Bereich, in dem die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems eingeschränkt sein könnte, bereitge- stellt werden.

Nach einem zweiten Aspekt umfasst ein Verfahren zum Steuern eines Kraftfahrzeugs mit einem Assistenzsystem Schritte des Bestimmens einer Position des Kraftfahrzeugs, des Erfassens eines Reiseziels, und des Bestimmens einer Rou- te von der aktuellen Position zum Reiseziel. Dabei wird die Route derart bestimmt, dass eine Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems möglichst maximiert ist.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass die Funktionsfähigkeit („Perfor- mance") eines Assistenzsystems häufig von Umweltbedingungen abhängt, die bereits bekannt sein können, noch bevor sich das Kraftfahrzeug in einem Bereich befindet, wo diese Bedingungen gelten. Beispielsweise kann bekannt sein, dass sich das Kraftfahrzeug einem Bereich nähert, in dem Starkregen herrscht, sodass der Abstandssensor aus dem obigen Beispiel möglicherweise falsche Messwerte liefert. Ein Auffahrunfall kann unter diesen Umständen möglicherweise nicht sicher vermieden werden. Diese Gefahr kann entschärft werden, indem eine Warnung an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben wird oder die Route des Kraftfahrzeugs so bestimmt wird, dass der Bereich mit dem Starkregen erst gar nicht passiert wird. Im ersten Fall kann der Fahrer die verringerte Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems möglicherweise ausgleichen, im zweiten Fall besteht durch die bekannten Einflüsse keine zusätzliche Gefährdung des Kraftfahrzeugs.

Nach beiden Aspekten können Ausfälle von Assistenzsystemen weniger häufig gemacht oder vermieden werden. Der Fahrer kann bedarfsweise aktiviert werden, um durch eine möglicherweise verringerte Funktionsfähigkeit eines Assis- tenzsystems keine Sicherheitslücke entstehen zu lassen. Das Assistenzsystem kann eine höhere Verfügbarkeit aufweisen. Insbesondere beim teilautomatisierten oder autonomen Fahren kann die Fahrzeugsicherheit vergrößert werden oder es können längere zusammenhängende Segmente der Route teilautomatisiert oder automatisiert befahren werden. Übernahmen durch den Fahrer hingegen können seltener gemacht werden. Die beiden Verfahren eignen sich dafür, mit bekannten, fehlerbehafteten Assistenzsystemen eingesetzt zu werden. Es muss also nicht versucht werden, die Assistenzsysteme unter allen denkbaren Umständen perfekt funktionsfähig zu halten, vielmehr kann es ausreichen, Grenzen der Funktionsfähigkeit zu bestimmen und mittels eines der genannten Verfahren dafür zu sorgen, dass diese Grenzen entweder nicht überschritten werden oder ihr Überschreiten kein zusätzliches Risiko für das Kraftfahrzeug darstellt.

Die beiden Verfahren sind mit unterschiedlichen Assistenzsystemen kombinier- bar. Beispiele für Assistenzsysteme umfassen einen Linksabbiegeassistenten, einen Notbremsassistenten und eine dynamische Geschwindigkeitsreglung mit Abstandshaltung. Insbesondere eignen sich die Verfahren dafür, ein teilautonomes oder autonomes Fahren des Kraftfahrzeugs mittels eines oder mehrerer Assistenzsysteme verbessert zu ermöglichen. Durch die Verfahren ist es außerdem möglich, die Sicherheit des Kraftfahrzeugs mittels eines Assistenzsystems zu steigern, das nur unter eng umrissenen Bedingungen gut funktioniert. Es muss lediglich bekannt sein, innerhalb welcher Grenzen das Assistenzsystem gut funktioniert. Bevorzugterweise ist das Assistenzsystem dazu eingerichtet, eine Umgebung des Kraftfahrzeugs abzutasten, wobei die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems bezüglich Bedingungen für die Abtastung bestimmt wird. Beispielsweise kann ein lichtbasierender Sensor bei Nacht nur schlecht eingesetzt werden, ein Radar- oder Lidarsensor kann bei heftigem Niederschlag (Regen, Hagel, Schnee) eine verminderte Reichweite haben, ein auf Radiowellen basierender

Sensor kann aufgrund von Signalreflexionen beispielsweise an Gebäuden an bestimmten Stellen nur schlecht operieren.

Das Assistenzsystem ist weiter bevorzugt dazu eingerichtet, eine Längs- oder Quersteuerung des Kraftfahrzeugs zu unterstützen, wobei die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems bezüglich Bedingungen für eine Beeinflussung der Längsoder Querbewegung des Kraftfahrzeugs bestimmt wird.

Beispielsweise kann ein Notbremsassistent auf trockenem Asphalt einen kürze- ren Bremsweg als auf einer festgefahrenen Schneedecke realisieren. Ein Gebiet mit festgefahrener Schneedecke könnte daher nach Kräften umfahren werden oder es könnte eine entsprechende Warnung an den Fahrer ergehen, dass der Notbremsassistent in einem bevorstehenden Gebiet mit festgefahrener Schneedecke einen verlängerten Bremsweg erfordern kann.

Bei dem Verfahren, das eine Routenplanung umfasst, ist bevorzugt, dass die Route derart bestimmt wird, dass zusätzlich ein weiteres Kriterium des Assistenzsystems möglichst optimiert ist. Das weitere Kriterium kann beispielsweise die Minimierung einer Fahrzeit, die Minimierung eines Energieverbrauchs oder die Minimierung einer Fahrstrecke umfassen. Die verschiedenen Kriterien können gewichtet werden, wobei ein Fahrer bestimmen kann, welcher der Faktoren den stärksten Einfluss haben soll.

Ein Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung eines der beschriebenen Verfahren, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist.

Ein Assistenzsystem umfasst einen Sensor zur Abtastung einer Umgebung des Kraftfahrzeugs, einen Aktor zur Beeinflussung einer Längs- oder Querbewegung des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit der Abtastung, eine Positioniereinrichtung und eine Einrichtung zur Bestimmung von ortsbezogenen Gegebenheiten, die die Funktionsfähigkeit der Abtastung oder der Beeinflussung verändern können. Das Assistenzsystem kann insbesondere dazu eingerichtet sein, eines der oben beschriebenen Verfahren durchzuführen. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann das Assistenzsystem dazu ausgebildet sein, eine Warnung an einen Fahrer auszugeben, wenn sich das Kraftfahrzeug einem Bereich nähert, an dem mit einer verringerten Funktionsfähigkeit zu rechnen ist, oder eine Route des Kraftfahrzeugs kann in Abhängigkeit eines solchen Bereichs geplant bzw. geändert werden. Die Einrichtung zur Bestimmung von ortsbezogenen Gegebenheiten umfasst in einer ersten Ausführungsform eine Datenbank mit statischen Gegebenheiten. Diese Gegebenheiten können beispielsweise Tunnel, Kurven, Steigungen, durchschnittliche klimatische Verhältnisse oder andere sich nicht oder nur langfristig ändernde Parameter umfassen.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Einrichtung einen Empfänger für dynamische Informationen. Die dynamischen Informationen können beispielsweise aktuelle Verkehrsinformationen, klimatische Bedingungen oder sonstige ortsbezogene Informationen umfassen, die einen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems haben könnten.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:

Fig.1 ein Assistenzsystem zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs; und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern des Kraftfahrzeugs von Fig. 1 darstellt.

Figur 1 zeigt ein Assistenzsystem 100 zur Steuerung eines Kraftfahrzeugs 105. Das Assistenzsystem 100 umfasst eine Verarbeitungseinrichtung 1 10 und üblicherweise wenigstens einen Sensor 1 15 sowie wenigstens einen Aktor 120. Das Assistenzsystem 100 ist dazu eingerichtet, das Führen des Kraftfahrzeugs 105 zu unterstützen oder, in einer weiteren Ausführungsform, ein autonomes Führen des Kraftfahrzeugs 105 zu ermöglichen. Dazu werden mittels des Sensors 1 15 Informationen aus einem Umfeld des Kraftfahrzeugs 105, insbesondere eines vor dem Kraftfahrzeug 105 liegenden Abschnitts einer Strecke, aufgenommen und mittels der Verarbeitungseinrichtung 1 10 verarbeitet. Es können auch mehrere Sensoren 1 15 verwendet werden. Außerdem können Abtastergebnisse oder Zwischenergebnisse eines anderen Systems mitverwendet werden, beispielsweise eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105, eine Gierrate, eine Beschleunigung, eine Position oder einen anderen statischen oder dynamischen Fahrparameter. In einer Ausführungsform ist das Assistenzsystem 100 dazu ein- gerichtet, eine optische, akustische oder haptische Warnung an einen Fahrer auszugeben, wenn ein unerwünschter Fahrzustand droht. Beispielsweise kann ein Spurhalteassistent eine Vibration an einem Lenkrad hervorrufen, um den Fahrer davor zu warnen, dass das Kraftfahrzeug 105 im Begriff ist, eine Fahrspur zu verlassen. In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform wirkt das Assistenzsystem 100 auf den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs 105 ein. Insbesondere kann das Assistenzsystem 100 eine Längssteuerung oder eine Quersteuerung des Kraftfahrzeugs 105 beeinflussen. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 105 durch eine Beeinflussung eines Antriebsmotors oder ei- ner Bremse variiert werden. In entsprechender Weise kann eine Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs 105 durch Beeinflussen eines Lenksystems gesteuert werden.

Naturgemäß ist das Assistenzsystem 100 darauf angewiesen, innerhalb vorbe- stimmter Systemgrenzen betrieben zu werden, um seinen Aufgaben nachkommen zu können. Diese Systemgrenzen können einerseits das Abtastverhalten des Sensors 1 15 oder andererseits das Verhalten eines der Aktoren 120 betreffen. Außerdem können Annahmen, die zur Verarbeitung mittels der Verarbeitungseinrichtung 1 10 eingehalten sein müssen, als Systemgrenze aufgefasst werden. Soll beispielsweise der Sensor 1 15 ein Objekt im Bereich des Kraftfahrzeugs 105 verfolgen, so kann die Anzahl der gleichzeitig verfolgbaren Objekte vorbestimmt sein.

Das Kraftfahrzeug 105 kann sich in einem Bereich bewegen, in dem eine oder mehrere der Systemgrenzen verletzt sind.

In einem ersten Beispiel kann eine Abtastung der Umgebung des Kraftfahrzeugs 105 mittels eines kamerabasierten Fahrerassistenzsystems im Bereich einer Fahrt in einem Tunnel schwierig sein, weil unerwünschte Reflexionen das Nutz- Signal überlagern können. Eine Abtastung oder Verfolgung eines Objekts im Umfeld des Kraftfahrzeugs 105, beispielsweise eines vorausfahrenden Kraftfahrzeugs, kann dadurch misslingen.

In einem zweiten Beispiel kann ein lokales Wetter die Funktionsfähigkeit des As- sistenzsystems 100 beeinflussen. Fährt das Kraftfahrzeug 105 etwa durch einen

Bereich dichten Nebels, kann die Umgebung des Kraftfahrzeugs 105 mittels ei- nes passiven optischen Systems (Kamera) nur noch schlecht abgetastet werden. Die Detektion eines Objekts auf der Basis derartiger Kamerabilder kann schlecht funktionieren, sodass etwa ein Notbremsassistent, der vor dem Zusammenprall mit Fußgängern schützen soll, mit verringerter Wahrscheinlichkeit korrekt funktionieren kann.

In einem dritten Beispiel können sich auf einer Fahrbahn oder einer Umgebung des Kraftfahrzeugs 105 Gegenstände befinden, die von dem Sensor 1 15 möglicherweise abgetastet, aber nicht identifiziert werden können. Eine Vorhersage des Verhaltens derartiger Objekte kann daher misslingen.

Es wird vorgeschlagen, die Funktion des Assistenzsystems 100 dadurch abzusichern, dass vorausschauend bestimmt wird, in welchen Bereichen das Kraftfahrzeug 105 unterwegs sein könnte, wo die Funktionsfähigkeit des Assistenzsys- tems 100 eingeschränkt sein könnte. Dadurch können insbesondere Fehlereinflüsse, die unterschiedliche Assistenzsysteme 100 betreffen können („common cause errors") verringert werden. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann dann eine Route des Kraftfahrzeugs 105 so geplant werden, dass der fragliche Bereich umfahren wird, oder es kann eine Warnung an einen Fahrer des Kraft- fahrzeugs 105 ausgegeben werden, sodass dieser mit erhöhter Aufmerksamkeit und verringerter Unterstützung durch das Assistenzsystem 100 weiterfahren kann.

Zur Bestimmung eines Bereichs, in dem eine verringerte Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems 100 gilt, kann eine Datenbank 125 vorgesehen sein. Die Datenbank 125 umfasst bevorzugterweise statische Informationen, die sich nicht oder nur sehr selten ändern. Zusätzlich oder alternativ kann eine insbesondere drahtlose Schnittstelle 130 vorgesehen sein, über die bevorzugterweise dynamische Informationen mit einer hohen Änderungsrate empfangen werden können. In einer Ausführungsform ist die Schnittstelle 130 bidirektional ausgeführt, sodass ein Bereich, der seitens des Assistenzsystems 100 als funktionseinschränkend bestimmt wird, drahtlos an ein zentrales System oder ein anderes Kraftfahrzeug 105 übermittelt werden kann. Ein Datenverkehr über die Schnittstelle 130 ist bevorzugterweise verschlüsselt. Optional kann ein Positioniersystem 135 vorgesehen sein, das von einem Navigationssystem umfasst sein kann. Das Positioniersystem 135 ist dazu eingerichtet, eine Position des Kraftfahrzeugs zu bestimmen, und zwar bevorzugt bezüglich einer Straßenkarte mit Karteninformationen, die ein Straßen- oder Wegenetz umfassen.

Figur 2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Steuern des Kraftfahrzeugs 105 von Figur 1 . Das Verfahren 200 ist bevorzugterweise dazu eingerichtet, auf dem Assistenzsystem 100, insbesondere der Verarbeitungseinrich- tung 1 10 aus Figur 1 , abzulaufen. Dabei kann das Verfahren 200 bevorzugt als

Computerprogrammprodukt ausgebildet sein. Das Verfahren 200 umfasst eine Anzahl Schritte, die in unterschiedlichen Reihenfolgen ausgeführt werden können. Ein Fachmann weiß von den Variationsmöglichkeiten und hat keine Schwierigkeiten, auch andere als die im Folgenden beschriebene Reihenfolge vorzuse- hen, um das Verfahren 200 zu realisieren.

In einem Schritt 205 werden Informationen der Datenbank 125 bezüglich Bereichen, die für die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems 100 einschränkend wirken könnten, abgefragt. In entsprechender Weise werden in einem Schritt 210 dynamische Informationen mittels der Schnittstelle 130 bereitgestellt. In einem

Schritt 215 werden die Informationen der Schritte 205 und 210 miteinander abgeglichen bzw. zusammengeführt. So können beispielsweise fehlende Informationen ergänzt werden oder gegenseitige Plausibilisierungen durchgeführt werden. Dieser Schritt erfolgt bevorzugterweise bezüglich einer eigenen Position des Kraftfahrzeugs 105, die in einem Schritt 220 bestimmt werden kann.

Außerdem kann zusätzlich kontinuierlich geprüft werden ob das Fahrerassistenzsystem bei den aktuellen Bedingungen funktioniert. Wenn eine bestimmte Diskrepanz zwischen der erwarteten Funktionalität und einer gegebenen Funktiona- lität erreicht ist, kann die Information über die vorhandenen Lücken des Systems ergänzt werden. Die Prüfung kann z.B. im Abgleich zwischen den Fahrerhandlungen und der Reaktion der Systeme stattfinden, oder durch die Überprüfung der bestimmten Kriterien der Objektdetektion oder auf eine andere Weise..

In einer Ausführungsform werden auch die Schritte 205 und 210 bezüglich der Position des Kraftfahrzeugs 105 oder bezüglich einer geplanten Route durchge- führt. Der Vergleich zwischen der eigenen Position bzw. der geplanten Route und den bestimmten Bereichen, die für die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems 100 einschränkend wirken könnten, kann keine Übereinstimmung ergeben, sodass eine Fahrt des Kraftfahrzeugs ohne Einschränkungen fortgeführt werden kann. Es kann auch eine örtliche Übereinstimmung bestimmt werden, wenn die

Route durch einen Bereich führt, an dem eine Einschränkung der Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems 100 zu befürchten ist. In diesem Fall kann die Route derart abgeändert werden, dass möglichst kein solcher Bereich durchfahren wird. Ist dies nicht möglich, kann die Zahl der durchfahrenen Bereiche, die Länge der Route, die durch solche Bereiche führt oder der Grad der Beeinträchtigung möglichst minimiert werden.

In einem Schritt 225 kann eine Warnung an einen Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 ausgegeben werden, wenn sich das Kraftfahrzeug 105 einem Bereich oder einer Stelle nähert, an der die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems 100 eingeschränkt sein könnte, oder wenn sich das Kraftfahrzeug 105 bereits in einem solchen Bereich befindet. Diese Warnung kann akustisch, optisch und/oder haptisch dargeboten werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Empfehlung zur Vermeidung des fraglichen Bereichs bestimmt und dargeboten werden.

Unabhängig davon kann in einem Schritt 230 eine Route bestimmt werden, die einen oder mehrere Bereiche, in denen die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems 100 eingeschränkt sein könnte, möglichst vermeidet. Die Bestimmung der Route kann insbesondere in Abhängigkeit von Karteninformationen erfolgen, die in einem Schritt 235 insbesondere aus einer Datenbank 125 bereitgestellt werden können. In einer Ausführungsform wird die Route zwischen der aktuellen Position und einem Reiseziel derart bestimmt, dass die Sicherheit des Kraftfahrzeugs 105 maximiert ist, also möglichst wenige Einschränkungen für die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems 100 auf der Route zu befürchten sind. Die Routenbestimmung kann zusätzlich auch bezüglich eines anderen Kriteriums erfolgen, beispielsweise einer kürzesten Verbindung oder einer schnellsten Beförderung. Es können auch mehrere Zielkriterien verfolgt werden, wobei bevorzugt ist, dass die Wahrung der Sicherheit des Kraftfahrzeugs 105 den größten Ein- fluss unter den Zielkriterien hat. Eine oder mehrere alternativ bestimmte Routen können einem Fahrer des Kraftfahrzeugs 105 zur Auswahl angeboten werden. Der Fahrer kann sich für eine der Routen entscheiden oder nach eigenem Ermessen eine andere Route einschlagen.

In einem Schritt 240 fährt das Kraftfahrzeug 105, bevorzugterweise auf einer der bestimmten Routen, mit Unterstützung des Assistenzsystems 100. Sollte sich das Kraftfahrzeug 105 einem Bereich nähern, an dem die Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems 100 eingeschränkt ist, so kann im Schritt 225 eine Warnung an den Fahrer ausgegeben werden. Dies kann auch dann erfolgen, wenn die Route des Kraftfahrzeugs 105 bezüglich der Minimierung der Einschränkung der Funktionsfähigkeit des Assistenzsystems 100 optimiert wurde. Weiterhin kann der Fahrer gefragt werden ob er den Bereich umfahren will und es kann dem Fahrer eine Umleitung für den Bereich angeboten werden.