Titel

Navigationskarte für eine zumindest teilautomatisierte mobile Plattform

Stand der Technik

Hochauflösende Karten (HD-Karten) werden für das automatisierte Fahren mit mobilen Plattformen (ADS: Automated Driving Systems) entwickelt, die Informationen über Straßen, Fahrspuren, Fahrspur Grenzen, Zonen, etc. bereitstellen.

In der Norm zum automatisierten Fahren (SAE J3016), werden Bedingungen für ein minimales Risiko folgendermaßen definiert: "Ein Zustand in den ein Benutzer oder ein ADS ein Fahrzeug nach Durchführung eine Rückfalllösung (Fallback) der dynamischen Fahraufgabe (DDT: dynamic driving task) bringen sollte, um das Risiko eines Unfalls zu verringern, wenn eine bestimmte Route nicht zu Ende geführt werden kann oder sollte.“ weiterhin: “ Es kann bedeuten, dass das Fahrzeug auf seinem aktuellen Fahrweg automatisch zum Stillstand gebracht wird oder es kann ein umfassenderes Manöver erfordern, das darauf abzielt das Fahrzeug von einer aktiven Fahrspur zu entfernen und/oder das Fahrzeug automatisch zu einer Dispatcher-Einrichtung zurückzubringen" .

Aktuelle Systeme zum automatischen Fahren (ADS) berechnen typischerweise nicht nur Trajektorien für den Normalbetrieb, sondern berechnen parallel dazu auch "Fallback- Trajektorien", die nur dann ausgeführt werden, wenn ein Systemfehler auftritt, der es unmöglich macht, eine sichere "normale Trajektorie" weiterzuverfolgen.

Offenbarung der Erfindung

Die Berechnung dieser "Fallback-Trajektorien" basiert ebenfalls hauptsächlich auf der Kombination von Umgebungswahmehmung und Kartendaten. Insbesondere für Trajektorien, die abseits der Straße enden, bedeutet dies einen zusätzlichen Aufwand für die Wahrnehmung, den Bereich am Straßenrand zu beobachten und zu klassifizieren.

Gemäß Aspekten der Erfindung wird eine Navigationskarte für eine zumindest teilautomatisierte mobile Plattform, ein Verfahren zur Bestimmung einer Notfall- Trajektorie, ein Verfahren zur Auswahl einer Route, ein Verfahren zur Ansteuerung, eine Vorrichtung, ein Computerprogramm, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen, die die oben genannten Aufgaben zumindest zum Teil lösen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.

In dieser gesamten Beschreibung der Erfindung ist die Abfolge von Verfahrensschritten so dargestellt, dass das Verfahren leicht nachvollziehbar ist. Der Fachmann wird aber erkennen, dass viele der Verfahrensschritte auch in einer anderen Reihenfolge durchlaufen werden können und zu dem gleichen oder einem entsprechenden Ergebnis führen. In diesem Sinne kann die Reihenfolge der Verfahrensschritte entsprechend geändert werden.

Gemäß einem Aspekt wird eine Navigationskarte für eine zumindest teilautomatisierte mobile Plattform vorgeschlagen, die eine Beschreibungen von Verläufen einer Vielzahl von Fahrspuren aufweist, wobei die jeweilige Fahrspur der Vielzahl von Fahrspuren eine Vielzahl von Fahrspur-Segmenten aufweist. Weiterhin weist die Navigationskarte Daten einer Off-Road-Umgebung der Vielzahl von Fahrspuren auf, wobei die Off-Road- Umgebungsdaten den jeweiligen Fahrspur-Segmenten der jeweiligen Fahrspur zugeordnet sind, und wobei die Daten der Off-Road-Umgebung eine Not-Befahrbarkeits- Bewertung für eine Off-Road-Umgebung des jeweiligen Fahrspur-Segmentes aufweisen.

Vorteilhafterweise kann durch die Zuordnung der Off-Road-Umgebung zu einem jeweiligen Fahrspur-Segment der Umfang der benötigten Daten der Navigationskarte reduziert werden, da die eventuell notwendige Off-Road Umgebung neben einer Fahrspur in Bezug auf eine relevante Charakterisierung insbesondere für eine Bestimmung einer Notfall-Trajektorien durch die Not-Befahrbarkeits-Bewertung charakterisiert bzw. klassifiziert ist. Dadurch ist keine detaillierte Beschreibung der Off-Road Umgebung neben einer Straße erforderlich.

Darüber hinaus wird die Umfeld-Wahrnehmung der mobilen Plattform davon entlastet, online Objekte der Off-Road Umgebung zu bestimmen, die für den Normalbetrieb nicht relevant sind. Weiterhin kann eine solche Navigationskarte eine geringere Detaillierung der Umgebung neben der Straße aufweisen, da die wesentlichen Informationen über die Off-Road-Umgebung durch die Not-Befahrbarkeits-Bewertung abstrakt zusammengefasst ist.

Zusätzlich wird durch die Zuordnung von Not-Befahrbarkeits-Bewertungen zu den jeweiligen Off-Road-Umgebungen der Fahrspur-Segmente eine redundante Beschreibung für die Umfeld-Wahrnehmung bereitgestellt, da für eine Bestimmung einer Notfall- Trajektorie eine Integrität einer Umfeld-Wahrnehmung entsprechend überprüft bzw. verbessert werden kann.

Darüber hinaus ergibt sich vorteilhafterweise bei einem teilweisen oder völligen Ausfall der Umfeld-Wahrnehmung der mobilen Plattform eine Sicherheitsinformation für eine Notfall-Trajektorie, auf die eine Trajektorien-Planung zurückgreifen kann.

Weiterhin vorteilhaft kann ein zumindest teilautomatisiertes System für eine mobile Plattform (ADS) unter bestimmten Bedingungen, z.B. wenn das automatische Fahrsystem voraussieht, dass voraushegende Umgebungs- oder Verkehrsbedingungen oder eine Sensordegradation die Fähigkeit seine Wahrnehmung unter einen sicheren Wert reduzieren, prüfen, ob das Befahren eines bestimmten Fahrspur-Segmentes, bzw. einer bestimmten Zone, wie z.B. einer Brücke, sicher ist, so dass es in einer bestimmten Entfernung in Fahrtrichtung die mobile Plattform auf eine Schulter des entsprechenden Fahrspur-Segments einer Straße ziehen kann.

Darüber hinaus kann mit einer solchen Navigationskarte eine Ausweich-Driving-Range vergrößert werden, denn mit diesen Daten kann eine Berechnung sicherer Ausweichstrecken weiter entfernt auf der Straße möglich sein, auch wenn Fahrspur- Segmente betroffen sind, die jenseits des Wahmehmungsbereichs des Umfeld- Wahmehmung-Systems der mobilen Plattform hegen oder das Umfeld-Wahmehmung- System der mobilen Plattform eine defekte oder eine eingeschränkte Wahrnehmung aufweist.

Eine Umfeld-Wahrnehmung der mobilen Plattform kann die, den jeweiligen Fahrspur- Segmenten zugeordneten, Not-Befahrbarkeits-Bewertungen für die Off-Road-Umgebung als Prior verwenden, um die Umfeld-Wahrnehmung zu verbessern oder abzusichem.

Die Information über die Off-Road-Umgebung ist am zuverlässigsten für Umgebungen, in denen Änderungen von Parametern, aus denen sich die Not-Befahrbarkeits-Bewertung bestimmt, unwahrscheinlich oder weniger häufig sind, z.B. in Umgebungen neben einer Autobahn, in denen ein Auftreten oder Vorhandensein von verletzungsgefährdeten Verkehrsteilnehmern (VRUs) unwahrscheinlich ist. Darüber hinaus ist die Information über die Off-Road Umgebung für Streckenabschnitte wichtig, die zwischen Knotenpunkten (Hubs) für automatisierte Plattformen liegen.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Navigationskarte eine hochaufgelöste digitale Navigationskarte ist.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die jeweiligen Daten der Off-Road- Umgebung eine Vielzahl von Parametern zur Beschreibung der Off-Road-Umgebung aufweist und dem jeweiligen Parameter eine Befahrbarkeits-Bewertung zugeordnet ist.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Vielzahl der Parameter eine Ausdehnung und/oder eine Zugänglichkeit und/oder ein Gefährdungspotenzial der Off- Road-Umgebung beschreiben.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Vielzahl von Parametern einen oder mehrere der nachfolgenden Parameter umfasst:

Überfahrbarkeit zur Off-Road-Umgebung;

Typ eines Oberflächenmaterials der Off-Road-Umgebung;

Querneigung der Off-Road-Umgebung;

Typ der Vegetation der Off-Road-Umgebung;

Wahrscheinlichkeitswert für ein Vorhandensein gefährdeter Verkehrsteilnehmer; insbesondere verletzungsgefährdeter Verkehrsteilnehmer, beispielsweise Fußgänger; flächenmäßige Ausdehnung der befahrbaren Off-Road-Umgebung;

Ausdehnung der befahrbaren Off-Road-Umgebung senkrecht zur Fahrbahnbegrenzung;

Ausdehnung der befahrbaren Off-Road-Umgebung parallel zur Fahrspur; und Gefährdungspotenzial für ein sicheres Aussteigen in der Off-Road-Umgebung.

Dabei können die einzelnen gelisteten Parameter der Vielzahl der Parameter jeweils beliebig miteinander, beispielsweise insbesondere für die Bestimmung einer Not-Befahrbarkeit- Bewertung, kombiniert werden.

Dabei gibt der Parameter Überfahrbarkeit, eine Maßzahl an, die eine Überfahrbarkeit einer mobilen Plattform zu der Off-Road-Umgebung charakterisiert. Beispielsweise kann eine solche Überfahrbarkeit zu einer Off-Road-Umgebung mit der Maßzahl charakterisieren, dass eine Hindernis zwischen der Fahrbahn und der Off-Road-Umgebung überwunden werden muss oder dass ein Gefährdungspotenzial, insbesondere für gefährdete Verkehrsteilnehmer oder verletzungsgefährdete Verkehrsteilnehmer, beim Wechsel von der Fahrbahn zu der Off-Road- Umgebung vorliegen kann. Insbesondere kann die Überfahrbarkeit mit einer binären Maßzahl eine Möglichkeit bzw. Unmöglichkeit angeben, in eine Off-Road-Umgebung zu wechseln.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass mittels der Befahrbarkeits-Bewertung der Vielzahl der Parameter der jeweiligen Off-Road-Umgebung die Not-Befahrbarkeits- Bewertung bestimmt wird.

Dabei können die entsprechenden Parameter entsprechend einer realistischen Verfügbarkeit der Parameter aus der oben dargestellten Uiste ausgewählt werden und zu einem einzelnen aggregierten Parameter, wie beispielsweise insbesondere einer Not-Befahrbarkeit-Bewertung, zusammengefasst werden, wobei für eine solche Zusammenfassung einzelne Parameter unterschiedlich stark, beispielsweise insbesondere entsprechend einer Offline-gewichtete Aggregation, gewichtet werden können.

Mit anderen Worten bestimmt eine jeweilige Befahrbarkeits-Bewertung wie stark der jeweilige Parameter der Vielzahl von Parametern zur Beschreibung der Off-Road- Umgebung in die Bestimmung der Not-Befahrbarkeits-Bewertung eingeht.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Not-Befahrbarkeits-Bewertung mittels der Vielzahl der Parameter der jeweiligen Off-Road-Umgebung so bestimmt wird, dass eine Befahrbarkeit der jeweiligen Off-Road-Umgebung als unmöglich bestimmt wird, wenn eine Maßzahl für die Überfahrbarkeit zur Off-Road-Umgebung unter einem festgelegten Grenzwert hegt.

Dabei wird eine Maßzahl für die Überfahrbarkeit zur Off-Road-Umgebung so festgelegt, dass, für die Bestimmung der Not-Befahrbarkeit-Bewertung mit einer Kombination der Vielzahl von Parametern und den jeweils zugeordneten Befahrbarkeit-Bewertungen, wenn die Maßzahl für die Überfahrbarkeit unter einen festgelegten Grenzwert für die Überfahrbarkeit liegt, die Maßzahl für die Not-Befahrbarkeits-Bewertung angibt, dass eine Befahrbarkeit der jeweiligen Off-Road-Umgebung nicht gegeben ist.

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Notfall-Trajektorie für eine mobile Plattform vorgeschlagen, die die folgenden Schritte aufweist:

In einem Schritt wird ein Standort der mobilen Plattform bestimmt. In einem weiteren Schritt wird ein zugehöriges Fahrspur-Segment der oben beschriebenen Navigationskarte zu dem Standort der mobilen Plattform bestimmt. In einem weiteren Schritt werden benachbarte Off-Road-Umgebungen, die benachbarten Fahrspur-Segmenten des bestimmten Fahrspur-Segmentes zugeordnet sind, identifiziert. In einem weiteren Schritt werden Not-Befahrbarkeits-Bewertungen zu den benachbarten Off-Road-Umgebungen zugeordnet und die Notfall-Trajektorie, die zumindest eine benachbarte Off-Road- Umgebung umfasst, wird, ausgehend vom bestimmten Standort der mobilen Plattform zu einer Halteposition, unter Berücksichtigung der Not-Befahrbarkeits-Bewertung der zumindest einen benachbarten Off-Road-Umgebung, bestimmt.

Dabei kann für die Bestimmung der Notfall-Trajektorie eine Kostenfunktion verwendet werden, die entweder einzelne Parameter der Befahrbarkeit-Bewertung oder eine gewichtete Kombination in die Berechnung der Kostenfunktion einbezieht.

Mit anderen Worten kann, durch eine solche Vorklassifizierung der Off-Road-Umgebung hinsichtlich des Risikos dort zu fahren, explizit eine Befahrbarkeit-Bewertung als Input für die Berechnung von Notfall-Trajektorien bereitgestellt werden.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass die Halteposition der Notfall-Trajektorie in einer benachbarten Off-Road-Umgebung bestimmt wird und die Notfall-Trajektorie eine weitere davon verschiedene benachbarte Off-Road-Umgebung umfasst.

Gemäß einem Aspekt wird vorgeschlagen, dass zur Bestimmung der Notfall-Trajektorie zusätzlich eine Repräsentation des Umfeldes der Umfeld-Wahrnehmung der mobilen Plattform berücksichtigt wird.

Es wird ein Verfahren zur Auswahl einer Route mittels der oben beschriebenen Navigationskarte für eine zumindest teilautomatisierte Plattform vorgeschlagen, wobei die Route eine Vielzahl von Fahrspur-Segmenten aufweist, und die Route so ausgewählt wird, dass die Not-Befahrbarkeits-Bewertung der Off-Road-Umgebung der Vielzahl von Fahrspur-Segmenten entlang möglicher Routen bestimmt wird und die Route unter Berücksichtigung von akkumulierten Not-Befahrbarkeits-Bewertungen der Fahrspur- Segmente entlang der Route optimiert wird.

Mit anderen Worten kann offline mittels der Vielzahl von Parametern und/oder der Not- Befahrbarkeit-Bewertung oder der jeweiligen Befahrbarkeit-Bewertung einer Route bestimmt werden, die eine ausreichende Vielzahl von Möglichkeiten aufweist, die mobile Plattform in einer Off-Road-Umgebung anzuhalten. Routen für die solche Möglichkeiten die mobile Plattform in einer Off-Road-Umgebung anzuhalten reduziert sind, können bei einer Routenplanung entsprechend vermieden werden.

Es wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem, basierend auf einer oben beschriebenen bestimmten Notfall-Trajektorie, ein Steuersignal zur Ansteuerung eines zumindest teilautomatisierten Fahrzeugs bereitgestellt wird; und/oder basierend auf der bestimmten Notfall-Trajektorie ein Warnsignal zur Warnung eines Fahrzeuginsassen bereitgestellt wird.

Der Begriff „basierend auf ‘ ist in Bezug auf das Merkmal, dass ein Steuersignal basierend auf einer Notfall-Trajektorie bereitgestellt wird, breit zu verstehen. Es ist so zu verstehen, dass die bestimmte Notfall- Trajektorie für jedwede Bestimmung oder Berechnung eines Steuersignals herangezogen wird, wobei das nicht ausschbeßt, dass auch noch andere Eingangsgrößen für diese Bestimmung des Steuersignals herangezogen werden. Entsprechendes gilt für die Bereitstellung des Warnsignals.

Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die eingerichtet ist, eines der oben beschriebenen Verfahren zur Bestimmung einer Notfall-Trajektorie und/oder ein oben beschriebenes Verfahren zur Auswahl einer Route durchzuführen.

Mit einer solchen Vorrichtung kann das entsprechende Verfahren leicht in unterschiedliche Systeme integriert werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm angegeben, das Befehle umfasst, die bei der Ausführung des Computerprogramms durch einen Computer diesen veranlassen, eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen. Ein solches Computerprogramm ermöglicht den Einsatz des beschriebenen Verfahrens in unterschiedlichen Systemen.

Es wird ein maschinenlesbares Speichermedium vorgeschlagen, auf dem das oben beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.

Eine zumindest teilautomatisierte mobile Plattform kann ein zumindest teilweise automatisiertes System sein, das mobil ist, und/oder ein Fahrerassistenzsystem. Ein Beispiel kann ein zumindest teilweise automatisiertes Fahrzeug bzw. ein Fahrzeug mit einem Fahrerassistenzsystem sein. Das heißt, in diesem Zusammenhang beinhaltet ein zumindest teilweise automatisiertes System eine mobile Plattform in Bezug auf eine zumindest teilweise automatisierte Funktionalität, aber eine mobile Plattform beinhaltet auch Fahrzeuge und andere mobile Maschinen einschließlich Fahrerassistenzsysteme. Weitere Beispiele für mobile Plattformen können Fahrerassistenzsysteme mit mehreren Sensoren, mobile Multisensor-Roboter wie z.B. Roboterstaubsauger oder Rasenmäher, ein Multisensor-Überwachungssystem, ein Schiff, ein Flugzeug, eine Fertigungsmaschine, ein persönlicher Assistent oder ein Zugangskontrollsystem sein.

Jedes dieser Systeme kann ein vollständig oder teilweise autonomes System sein. Ausführungsbeispiele

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden mit Bezug auf die Figur 1 dargestellt und im Folgenden näher erläutert. Es zeigt:

Figur 1 einen Ausschnitt aus einer Navigationskarte für eine zumindest teilautomatisierte mobile Plattform mit einer Vielzahl von Fahrspuren.

Die Figur 1 skizziert beispielhaft einen Ausschnitt 110 aus einer Navigationskarte für eine zumindest teilautomatisierte mobile Plattform 130, die eine Beschreibungen von Verläufen einer Vielzahl von Fahrspuren 120 aufweist, wobei die jeweilige Fahrspur 120 der Vielzahl von Fahrspuren eine Vielzahl von Fahrspur-Segmenten 150 aufweist. Weiterhin weist der Ausschnitt 110 der Navigationskarte Daten einer Off-Road- Umgebung der Vielzahl von Fahrspuren 120 auf, wobei die Off-Road-Umgebungsdaten den jeweiligen Fahrspur-Segmenten 150 der jeweiligen Fahrspur zugeordnet sind, und wobei die Daten der Off-Road-Umgebung eine Not-Befahrbarkeits-Bewertung für eine Off-Road-Umgebung 140 des jeweiligen Fahrspur-Segmentes 150 aufweisen.

Dabei skizziert die Finie 155 eine Grenze zwischen der Fahrspur 120 und der Off-Road- Umgebung 140 und es ist weiterhin skizziert, dass beispielhaft die Off-Road-Umgebung 140 des jeweiligen Fahrspur-Segments 150 entsprechend einer mit einer gestrichelten Finie angedeuteten Verlängerung der Fahrspur-Segmente 150 den jeweiligen Fahrspur- Segmenten zugeordnet ist. Dabei begrenzt eine Finie 160 die jeweilige mit einer Not- Befahrbarkeit Bewertung klassifizierte Off-Road-Umgebung 140 zu einem Rest der Umgebung. Die Finie 155 skizziert einen Übergang zwischen dem jeweiligen Fahrspur- Segment 150 und der zugeordneten Off-Road-Umgebung 140.