Titel

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs und ein autonomes oder

teilautonomes Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs sowie ein autonom oder teilautonom betreibbares Fahrzeug mit einer Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Fahrzeugumgebung, mit einer Streueinheit zum Auswerten von Daten der Sensoreinrichtung und zum Steuern des Fahrzeugs basierend auf den ausgewerteten Daten der

Sensoreinrichtung.

Stand der Technik

Es sind bereits Verfahren zum Ermitteln von Haltepunkten bzw. Haltepositionen von automatisiert fahrenden Fahrzeugen bekannt. Nach einer Ermittlung derartiger Haltepositionen kann eine assoziierte Trajektorie bis zu der

Halteposition berechnet und von dem Fahrzeug selbstständig angesteuert werden. Derartige Verfahren werden insbesondere zum Einhalten von infrastrukturell bedingten Haltelinien eingesetzt. Die Haltelinien sind

beispielsweise Stopp-Linien, Haltelinien von Lichtsignalanlagen, Zebrastreifen und dergleichen.

Die genannten Haltelinien sind permanent positionierte Haltepositionen und können somit als feste Bezugspunkte in eine digitale Karte integriert werden. Des Weiteren können diese festen Haltelinien durch optische Sensoren, wie beispielsweise Lidar- oder Videosensoren, bzw. durch eine sogenannte„onboard Perception“ des automatisierten Fahrzeugs wahrgenommen und als potentielle Haltepositionen wahrgenommen werden.

Offenbarung der Erfindung Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, ein Verfahren zum Bestimmen und Ansteuern von Haltepunkten für Fahrsituationen ohne eine bezeichnende Infrastruktur vorzuschlagen. Des Weiteren ist Aufgabe der Erfindung ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug zum Durchführen des Verfahrens vorzuschlagen.

Diese Aufgaben werden 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 autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs bereitgestellt. In einem Schritt werden eine vor dem autonomen oder teilautonomen Fahrzeug angeordnete

Fahrbahnengstelle und eine Breite der Fahrbahnengstelle erfasst.

Mindestens eine Fahrzeugtrajektorie zum Befahren oder Verlassen der

Fahrbahnengstelle mindestens eines verkehrsteilnehmenden Fahrzeugs wird berechnet. Insbesondere werden die möglichen und voneinander abweichenden Trajektorien der verkehrsteilnehmenden Fahrzeuge anhand einer Breite der Fahrbahnengstelle abgeschätzt und ein möglicher befahrbarer Bereich vor oder hinter der Engstelle als relevant eingestuft.

Anschließend wird eine Haltelinie für das Fahrzeug basierend auf der mindestens einen berechneten Trajektorie des mindestens einen verkehrsteilnehmenden Fahrzeugs festgelegt und zum zumindest temporären Anhalten verwendet.

Das Verfahren kann vorzugsweise von einer Steuereinheit bzw. einem

Steuergerät des autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs ausgeführt werden. Hierfür kann die Steuereinheit Zugriff auf Daten der Fahrzeugsensorik aufweisen und die Daten zum Auswerten einsetzen. Des Weiteren kann das Fahrzeug Kommunikationsvorrichtungen zum Herstellen von unterstützenden drahtlosen Kommunikationsverbindungen aufweisen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein autonomes oder teilautonomes Fahrzeug seine geplante Zielposition oder eine zeitweise Halteposition während einem Befahren einer Route derart anpassen, dass an temporären Engstellen diese Wahrgenommen und mögliche durch das autonome oder teilautonome Fahrzeug blockierbare verkehrsteilnehmende Fahrzeuge nicht behindert werden.

Die verkehrsteilnehmenden Fahrzeuge müssen nicht zwangsweise von der Fahrzeugsensorik des autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs ermittelt worden sein. Die Berechnung der Trajektorien kann als eine

Sicherheitsmaßnahme durchgeführt werden und sowohl einem

entgegenkommenden Verkehr als auch einem hinter dem autonomen oder teilautonomen Fahrzeug angeordneten Verkehr eine Vorbeifahrt ermöglichen.

Hierdurch können Fahrsituationen verhindert werden, durch welche unauflösbare Verkehrsstauungen entstehen können oder durch welche komplexe

Fahrmanöver zum Auflösen der Verkehrsstauungen notwendig werden.

Der Haltelinie bzw. die Halteposition des autonomen oder teilautonomen

Fahrzeugs kann durch das Verfahren derart festgelegt werden, dass

beispielsweise entgegenkommender Verkehr ausreichend Manövrierfläche in einem Ausfahrtbereich der Fahrbahnengstelle zum Passieren des haltenden autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs aufweist.

Darüber hinaus kann durch das Verfahren eine Einbeziehung eines

Teleoperators zum Auflösen eines Verkehrsstaus oder einer komplexen

Fahrsituation vermieden werden.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird basierend auf der Breite der Fahrbahnengstelle eine maximale die Fahrbahnengstelle passierbare

Fahrzeuggröße ermittelt. Hierdurch können bei einer Berechnung der möglichen Trajektorien bestimmte Fahrzeuggrößen ausgeschlossen und ein

Berechnungsaufwand verringert werden.

Insbesondere kann hierdurch eine präzisere Einschätzung des notwendigen Bereichs zum Passieren des autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs durch geführt werden. Die autonomen oder teilautonomen Fahrzeuge können gemäß der SAE J3016 Norm in die Automatisierungsstufen 2 bis 5 zugeordnet werden. Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden Fahrzeugtrajektorien zum Befahren oder Verlassen der Fahrbahnengstelle basierend auf Modellbibliotheken berechnet. Die Modellbibliothek kann fahrzeugintern oder fahrzeugextern bereitgestellt sein und beispielsweise mögliche von einer Fahrzeuggröße abhängige Lenkradien und entsprechenden Platzbedarf aufweisen. Hierdurch kann eine Abschätzung der durch das

Fahrzeug freihaltbaren Fläche zum Ermöglichen einer störungsfreien Vorbeifahrt anderer Verkehrsteilnehmer erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird anhand der möglichen Fahrzeugtrajektorien zum Befahren oder Verlassen der

Fahrbahnengstelle ein vor der Fahrbahnengstelle maximal befahrbarer Bereich berechnet und zum Festlegen der Haltelinie verwendet. Hierdurch kann eine Sperrzone durch die Steuereinheit berechnet werden, welche für ein Halten des autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs ungeeignet ist, wodurch die Haltelinie vor die Fahrbahnengstelle oder hinter die Fahrbahnengstelle verlegt werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Haltelinie unter Einrechnung eines Sicherheitspuffers festgelegt. Die Anpassung der Position der Haltelinie für das autonome oder teilautonome Fahrzeug kann weiter optimiert werden, indem ein zusätzlicher Sicherheitsabstand zu der sogenannten

Sperrzone addiert wird. Hierdurch kann die Berechnung der möglichen

Fahrzeuggrößen und der daraus resultierten Trajektorien weniger präzise und dafür unter einer Steigerung der Rechengeschwindigkeit ausfallen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird anhand der festgelegten Haltelinie eine Anhaltetrajektorie für das autonome oder

teilautonome Fahrzeug berechnet und durch das Fahrzeug befahren. Nach einer erfolgreichen Ermittlung der Haltelinie kann die Haltelinie als eine neue temporäre oder dauerhafte Zielposition des autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs eingestuft werden. Die Routenplanung des Fahrzeugs kann daher die bisherige Route entsprechend anpassen, wodurch das Fahrzeug an der neu ermittelten Haltelinie zuverlässig zum Stehen kommen kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird ein vor der

Fahrbahnengstelle angeordnetes verkehrsregelndes Objekt bei der Festlegung der Haltelinie in Form eines Mindestabstands zu der Fahrbahnengstelle berücksichtigt. Ein derartiges verkehrsregelndes Objekt kann beispielsweise eine Lichtsignalanlage, ein Verkehrszeichen, ein Wegweiser und dergleichen sein.

Hierdurch können gesetzlich vorgeschrieben Haltelinien in der Berechnung der optimalen hinderungsfreien Halteposition berücksichtigt werden. Insbesondere kann hierdurch ein Anhalten auf einer Kreuzung oder auf einem Bahnübergang und dergleichen verhindert werden, indem die neue Halteposition vor die entsprechenden verkehrsregelnden Objekte vorverlegt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird bei einer geplanten Halteposition des Fahrzeugs in der Fahrbahnengstelle die Haltelinie oder die Halteposition des Fahrzeugs vor oder hinter die Fahrbahnengstelle verlegt. Es kann somit eine Blockierung des Verkehrs durch das autonome oder

teilautonome Fahrzeug verhindert werden.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein autonom oder teilautonom betreibbares Fahrzeug, insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bereitgestellt.

Das autonome oder teilautonome Fahrzeug weist eine Sensoreinrichtung zum Erfassen einer Fahrzeugumgebung auf, welche auch aus einer Vielzahl an Sensoren, wie beispielsweise Kameras, LIDAR-Sensoren, Radar-Sensoren und dergleichen bestehen kann.

Des Weiteren weist das autonome oder teilautonome Fahrzeug eine Streueinheit zum Auswerten von Daten der Sensoreinrichtung und zum Steuern des

Fahrzeugs basierend auf den ausgewerteten Daten der Sensoreinrichtung auf. Erfindungsgemäß sind zum Halten des Fahrzeugs Fahrbahnengstellen und ein freizuhaltender Bereich vor der Fahrbahnengstelle zum Ermöglichen einer Vorbeifahrt an dem Fahrzeug durch die Sensoreinrichtung und die Steuereinheit ermittelbar.

Hierdurch können anhand der Breite der Fahrbahnengstellen virtuelle Haltelinien durch die Steuereinheit generiert und zum entsprechenden Anhalten des Fahrzeugs, beispielsweise zum Vorbeilassen eines Gegenverkehrs oder zum Ermöglichen eines Ausstiegs durch einen Fahrgast, verwendet werden. Somit können blockierte Fahrbahnengstellen durch das autonome oder teilautonome Fahrzeug vermieden werden.

Gemäß einer Ausführungsform des Fahrzeugs ist der freizuhaltende Bereich basierend auf Daten einer fahrzeuginternen oder einer fahrzeugexternen Modellbibliothek ermittelbar. Hierdurch kann das autonome oder teilautonome Fahrzeug flexibel anhand einer Simulation ermitteln, welche Fläche vor oder hinter der Fahrbahnengstelle von durch die Fahrbahnengstelle passierbaren Fahrzeugen befahren werden kann.

Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen

Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugumgebung mit einer durch das erfindungsgemäße Verfahren ermittelten und angesteuerten Halteposition,

Fig. 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Fahrbahnengstelle aus der

Vogelperspektive zum Veranschaulichen des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Fahrbahnengstelle aus der

Vogelperspektive mit einer berechneten Halteposition zum

Veranschaulichen des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.

De Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrzeugumgebung mit einer durch das erfindungsgemäße Verfahren 1 ermittelten und angesteuerten Halteposition 2.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel wurde eine Fahrbahnengstelle 4 in Form einer Baustelle ermittelt, bei welcher nur eine Fahrspur freigegeben ist.

Zusätzlich zu der Fahrbahnengstelle 4 ist hier ein verkehrsregelndes Objekt 6 in Form einer mobilen Ampel 6 vor der Fahrbahnengstelle 4 positioniert.

Die Fahrbahnengstelle 4 ist aus der Perspektive eines autonomen Fahrzeugs 8 dargestellt. Anhand der Fahrzeugsensorik 10 und der entsprechenden

Auswertung der Sensormessdaten durch die Steuereinheit 12 des Fahrzeugs 8 kann die Haltelinie 2 an die Fahrbahnengstelle 4 angepasst und vor die Ampel 6 verschoben werden. Hierdurch kann das Fahrzeug 8 optimal vor der Ampel 8 abgebremst werden.

Die Fahrzeugsensorik 10 kann aus einer Vielzahl an Sensoren, wie

beispielsweise LIDAR-Sensoren, Radar-Sensoren, Kameras, Laser- oder Infrarotabstandsmesser, Ultraschallabstandssensoren und dergleichen bestehen.

Die Steuereinheit 12 des Fahrzeugs 8 kann als ein Steuergerät oder als ein Rechner ausgestaltet und mit der Fahrzeugsensorik 10 datenleitend verbunden sein. Vorzugsweise kann die Steuereinheit 12 einen integrierten Speicher zum Speichern von Daten aufweisen.

In der Figur 2 ist ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

In einem ersten Schritt 14 wird eine vor dem Fahrzeug 8 angeordnete

Fahrbahnengstelle 4 und eine Breite der Fahrbahnengstelle 4 erfasst. Dies kann durch die Fahrzeugsensorik 10 oder durch eine nicht dargestellte Infrastruktur- Sensorik erfolgen. Anhand der ermittelten Sensormessdaten kann eine Messung der Breite der Fahrbahnengstelle 4 durch die Steuereinheit 12 vorgenommen werden.

In einem weiteren Schritt 15 wird eine Fahrzeugtrajektorie zum Befahren oder Verlassen der Fahrbahnengstelle 4 mindestens eines verkehrsteilnehmenden Fahrzeugs berechnet. Dieser Schritt wird in den weiteren Figuren näher erläutert. Es werden hierbei Trajektorien der weiteren Verkehrsteilnehmer berechnet oder von potentiellen Verkehrsteilnehmern abgeschätzt, welche durch die

vorausliegende Engstelle fahren können.

Anschließend wird in einem weiteren Schritt 16 eine Haltelinie für das Fahrzeug 8 basierend auf der berechneten Trajektorie des mindestens einen

verkehrsteilnehmenden Fahrzeugs festgelegt.

Nach dem Festlegen der Haltelinie 2 kann die Haltelinie 2 als eine Halteposition des Fahrzeugs 8 definiert und als ein letzter Schritt 17 zum zumindest temporären Anhalten durch das Fahrzeug 8 verwendet werden. Anschließend kann das Fahrzeug 8 durch eine interne Fahrzeugsteuerung eine Trajektorie für das Anhalten an der Haltelinie 2 berechnen und anschließend befolgen.

Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Fahrbahnengstelle 4 aus der Vogelperspektive zum Veranschaulichen des Verfahrens 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Die Fahrbahnengstelle 4 ist hier durch am Straßenrand parkende Fahrzeuge 18 gebildet.

Das autonome Fahrzeug 8 kann hierbei anhand der Sensormessdaten die Fahrbahnengstelle 4 ermitteln und ausmessen. Des Weiteren kann das autonome Fahrzeug 8 ein entgegenkommendes Fahrzeug 20 wahrnehmen.

Damit die Fahrbahnengstelle 4 durch das autonome Fahrzeug 8 nicht blockiert wird, erfolgt eine Abschätzung der möglichen Trajektorien des

entgegenkommenden Fahrzeugs. Die Trajektorien können im Rahmen von Simulationen von der Steuereinheit 12 berechnet werden. Hierdurch kann das autonome Fahrzeug 8 feststellen, dass es vor der Fahrbahnengstelle 4 anhalten muss, um das verkehrsteilnehmende Fahrzeug 20 vorzulassen.

In der Figur 4 ist eine schematische Darstellung der Fahrbahnengstelle 4 aus der Vogelperspektive mit einer berechneten Halteposition 4 zum Veranschaulichen des Verfahrens 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.

Anhand der berechneten möglichen Trajektorien kann ein zum Befahren oder Verlassen der Fahrbahnengstelle 4 ein vor der Fahrbahnengstelle 4 maximal befahrbarer Bereich 22 berechnet werden.

Den Bereich 22 muss das autonome Fahrzeug 8 freihalten, damit das

entgegenkommende Fahrzeug 20 ungehindert vorbeifahren kann. Damit kann der Bereich 22 als eine Sperrzone für eine Halteposition gewertet werden, sodass eine Haltelinie 2 mit einem definierten Sicherheitsabstand zu der berechneten Sperrzone 22 von der Steuereinheit 12 positioniert wird. Eine mögliche Trajektorie des Fahrzeugs 22 wird durch einen Pfeil und die

vorlaufende Linie angedeutet.

Das autonome oder teilautonome Fahrzeug 8 kommt zumindest zeitweise an der festgelegten Haltelinie 2 zum Stehen, wodurch das entgegenkommende

Fahrzeug 20 ungehindert die Fahrbahnengstelle 4 verlassen kann.