DE102015211134A1

DE102015211134A1 - Method and control unit for controlling a vehicle when taken over from an autonomous driving mode

Info

Publication number: DE102015211134A1
Application number: DE102015211134.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Aeberhard; Mohammad Bahram
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-06-17
Filing date: 2015-06-17
Publication date: 2016-12-22

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einer autonomen Fahrfunktion beschrieben. Vor Abbruch der autonomen Fahrfunktion wird eine Übernahmeaufforderung zur manuellen Übernahme durch einen Fahrer des Fahrzeugs generiert wird, wobei die Übernahmeaufforderung durch den Fahrer in einem Übernahme-Zeitraum erfolgen kann. Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines Anfangszustands des Fahrzeugs an einem Anfangszeitpunkt des Übernahme-Zeitraums. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln eines Soll-Endzustands des Fahrzeugs für einen Endzeitpunkt des Übernahme-Zeitraums, wobei im Soll-Endzustand eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs kleiner als oder gleich wie ein vordefinierter Geschwindigkeits-Schwellenwert ist. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln einer Soll-Trajektorie, die das Fahrzeug während des Übernahme-Zeitraums von dem Anfangszustand in den Soll-Endzustand überführt.A method for controlling a vehicle with an autonomous driving function is described. Before canceling the autonomous driving function, a takeover request for manual takeover is generated by a driver of the vehicle, wherein the takeover request can be made by the driver in a takeover period. The method includes determining an initial state of the vehicle at an initial time of the takeover period. In addition, the method includes determining a target end state of the vehicle for an end time of the takeover period, wherein in the target end state, a vehicle speed of the vehicle is less than or equal to a predefined speed threshold. In addition, the method comprises determining a desired trajectory, which transfers the vehicle from the initial state to the nominal final state during the acquisition period.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Steuereinheit zur Steuerung eines automatisiert fahrenden Fahrzeugs in einem Übernahme-Zeitraum.The invention relates to a method and a corresponding control unit for controlling an automated moving vehicle in a takeover period.

Fahrzeuge werden in Zukunft autonome Fahrfunktionen umfassen, die in autonomer Weise die Längs- und die Querführung eines Fahrzeugs übernehmen können. Der Fahrer eines Fahrzeugs mit automatischer bzw. autonomer Fahrfunktion wird nicht mehr dafür verantwortlich sein, das Umfeld des Fahrzeugs kontinuierlich zu überwachen. Der Fahrer wird lediglich in Reaktion auf eine Übernahmeaufforderung des Fahrzeugs in einem bestimmten Übernahme-Zeitraum (z. B. mit einer Dauer von ca. 7 Sekunden) die Fahraufgabe von dem Fahrzeug übernehmen müssen. Während der Ausführung der autonomen Fahrfunktion wird der Fahrer sich mit anderen Dingen beschäftigen können, und wird nicht die autonome Fahrfunktion überwachen müssen.In the future, vehicles will comprise autonomous driving functions which can autonomously take over the longitudinal and transverse guidance of a vehicle. The driver of a vehicle with automatic or autonomous driving function will no longer be responsible for continuously monitoring the environment of the vehicle. The driver will only have to take over the driving task from the vehicle in response to a takeover request from the vehicle in a certain takeover period (eg with a duration of approximately 7 seconds). During the execution of the autonomous driving function, the driver will be able to deal with other things and will not have to monitor the autonomous driving function.

Falls der Fahrer im Verlauf des Übernahme-Zeitraums nicht die Fahraufgabe übernimmt, sollte das Fahrzeug in einen „sicheren Zustand” gebracht werden. Insbesondere sollte das Fahrzeug zum Stillstand und nach Möglichkeit auf den Seitenstreifen einer Fahrbahn gebracht werden.If the driver does not take over the driving task during the takeover period, the vehicle should be placed in a "safe state". In particular, the vehicle should be brought to a standstill and if possible on the side of a roadway.

Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, ein Fahrzeug mit automatischer Fahrfunktion in Vorbereitung auf einen und/oder während eines Übernahme-Zeitraums zu steuern. Dabei soll insbesondere die Sicherheit und/oder der Komfort der Insassen des Fahrzeugs im Übernahme-Zeitraum sichergestellt werden.The present document deals with the technical task of controlling a vehicle with automatic driving function in preparation for and / or during a takeover period. In particular, the safety and / or comfort of the occupants of the vehicle in the takeover period should be ensured.

Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u. a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.The object is solved by the independent claims. Advantageous embodiments are u. a. in the dependent claims.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs mit einer autonomen Fahrfunktion beschrieben. Dabei umfasst die autonome Fahrfunktion typischerweise die Längs- und die Querführung des Fahrzeugs. Vor Abbruch der autonomen Fahrfunktion wird typischerweise eine (optische und/oder akustische) Übernahmeaufforderung zur manuellen Übernahme durch einen Fahrer des Fahrzeugs generiert. Dabei kann die Übernahmeaufforderung um einen Übernahme-Zeitraum (mit einer bestimmten Dauer) vor Abbruch der autonomen Fahrfunktion erfolgen. Die Dauer des Übernahme-Zeitraums kann in Abhängigkeit von der autonomen Fahrfunktion fest eingestellt sein. Der Fahrer kann dann die Fahrfunktion während des Übernahme-Zeitraums von dem Fahrzeug übernehmen, und kann das Fahrzeug nach der manuellen Übernahme zumindest teilweise manuell steuern. Mit anderen Worten, die manuelle Übernahme der Fahraufgabe durch den Fahrer kann in einem Übernahme-Zeitraum erfolgen. Insbesondere kann nach der manuellen Übernahme die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs manuell von dem Fahrer gesteuert werden. So kann z. B. eine Fahraufgabe bewältigt werden, die ggf. nicht von dem Fahrzeug in autonomer Weise bewältigt werden kann.In one aspect, a method for controlling a vehicle having an autonomous driving function is described. The autonomous driving function typically includes the longitudinal and the transverse guidance of the vehicle. Prior to discontinuation of the autonomous driving function, a (optical and / or acoustic) takeover request for manual transfer by a driver of the vehicle is typically generated. In this case, the takeover request for a takeover period (with a certain duration) before aborting the autonomous driving function. The duration of the takeover period can be fixed depending on the autonomous driving function. The driver can then take over the driving function during the takeover period of the vehicle, and can at least partially manually control the vehicle after the manual transfer. In other words, the manual acceptance of the driving task by the driver can take place in a takeover period. In particular, after the manual acquisition, the longitudinal and / or transverse guidance of the vehicle can be controlled manually by the driver. So z. B. a driving task to be mastered, which may not be managed by the vehicle in an autonomous manner.

Das Verfahren umfasst das Ermitteln eines Anfangszustands des Fahrzeugs an einem Anfangszeitpunkt des Übernahme-Zeitraums. Dabei kann der Anfangszustand eine Position des Fahrzeugs an dem Anfangszeitpunkt und/oder eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs an dem Anfangszeitpunkt umfassen. Beispielsweise kann der Anfangszustand des Fahrzeugs der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs an dem Anfangszeitpunkt entsprechen. Außerdem umfasst das Verfahren das Ermitteln eines Soll-Endzustands des Fahrzeugs für einen Endzeitpunkt des Übernahme-Zeitraums. Der Soll-Endzustand des Fahrzeugs entspricht dabei dem Zustand des Fahrzeugs, das das Fahrzeug am Endzeitpunkt aufweisen soll. Dabei kann der Soll-Endzustand die Position des Fahrzeugs an dem Endzeitpunkt und/oder die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs an dem Endzeitpunkt umfassen. Der Soll-Endzustand kann einen sicheren Zustand des Fahrzeugs darstellen. Beispielsweise kann die Position des Fahrzeugs an dem Endzeitpunkt auf einem Seitenstreifen einer von dem Fahrzeug befahrenen Fahrbahn liegen, um das Fahrzeug „aus dem Verkehr” zu bringen. Alternativ oder ergänzend kann die (absolute) Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs am Endzeitpunkt kleiner als oder gleich wie ein vordefinierter Geschwindigkeits-Schwellenwert (von z. B. 0 km/h) sein, um einen durch das Fahrzeug im Anschluss an den Übernahme-Zeitraum verursachten Unfall zu vermeiden.The method includes determining an initial state of the vehicle at an initial time of the takeover period. In this case, the initial state may include a position of the vehicle at the start time and / or a vehicle speed at the start time. For example, the initial state of the vehicle may correspond to the traveling speed of the vehicle at the initial time. In addition, the method includes determining a target end state of the vehicle for an end time of the takeover period. The target end state of the vehicle corresponds to the state of the vehicle that is to have the vehicle at the end time. In this case, the target end state may include the position of the vehicle at the end time and / or the vehicle speed at the end time. The target end state may represent a safe state of the vehicle. For example, the position of the vehicle at the end time may lie on a shoulder of a road traveled by the vehicle to "bring the vehicle" from the market. Alternatively or additionally, the (absolute) travel speed of the vehicle at the end time may be less than or equal to a predefined speed threshold (eg, 0 km / h), an accident caused by the vehicle following the takeover period to avoid.

Das Verfahren umfasst weiter das Ermitteln einer Soll-Trajektorie, die das Fahrzeug während des Übernahme-Zeitraums von dem Anfangszustand in den Soll-Endzustand überführt. Die Soll-Trajektorie kann insbesondere einen Verlauf der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in Längs- und/oder Querrichtung während des Übernahme-Zeitraums umfassen. Dabei kann die Soll-Trajektorie auf Basis von einer Kostenfunktion ermittelt werden, wobei die Kostenfunktion Aspekte wie Komfort und/oder Sicherheit für einen Insassen des Fahrzeugs während des Übernahme-Zeitraums berücksichtigen kann. Somit kann gewährleistet werden, dass das Fahrzeug während des Übernahme-Zeitraums in komfortabler und/oder sicherer Weise in einen sicheren Endzustand gebracht oder durch den Fahrer übernommen werden kann.The method further comprises determining a desired trajectory that transfers the vehicle from the initial state to the final desired state during the acquisition period. The desired trajectory may in particular include a profile of the vehicle's travel speed in the longitudinal and / or transverse direction during the takeover period. In this case, the desired trajectory can be determined on the basis of a cost function, wherein the cost function can take into account aspects such as comfort and / or safety for an occupant of the vehicle during the takeover period. Thus, it can be ensured that the Vehicle can be brought into a safe final state or taken over by the driver in a comfortable and / or safe manner during the acquisition period.

Das Verfahren kann weiter umfassen, das Ermitteln von Umfelddaten bezüglich eines Umfelds des Fahrzeugs. Desweiteren kann auf Basis der Umfelddaten bestimmt werden, dass eine Fahrsituation vorliegt, bei der eine Übernahme durch den Fahrer des Fahrzeugs erfolgen sollte. Es kann dann an (oder ggf. vor) dem Anfangszeitpunkt des Übernahme-Zeitraums eine Übernahmeanforderung generiert werden, um die manuelle Übernahme durch den Fahrer zu veranlassen.The method may further include determining environmental data relating to an environment of the vehicle. Furthermore, it can be determined on the basis of the environment data that there is a driving situation in which a takeover by the driver of the vehicle should take place. A takeover request can then be generated at (or possibly before) the start time of the takeover period in order to initiate the manual takeover by the driver.

Desweiteren kann während des Übernahme-Zeitraums ermittelt werden, ob eine manuelle Übernahme durch den Fahrer erfolgt ist. Das Fahrzeug kann dann während des Übernahme-Zeitraums in Abhängigkeit von der Soll-Trajektorie geführt werden, solange keine manuelle Übernahme durch den Fahrer erfolgt ist. So kann eine sichere und komfortable Übernahme durch den Fahrer gewährleistet werden.Furthermore, it can be determined during the takeover period whether a manual takeover by the driver has taken place. The vehicle can then be guided during the acquisition period in dependence on the target trajectory, as long as no manual takeover by the driver has taken place. This ensures a safe and comfortable takeover by the driver.

Das Verfahren kann umfassen, das Ermitteln, ob die Soll-Trajektorie ein oder mehrere vordefinierte Trajektorien-Bedingungen erfüllt. Insbesondere kann ggf. auch ohne Vorliegen einer konkreten Übernahmesituation zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Soll-Trajektorie ermittelt werden (unter der Annahme, dass in einem hypothetischen Übernahme-Zeitraum ab dem bestimmten Zeitpunkt eine manuelle Übernahme durch den Fahrer erfolgen soll). Beispielsweise können von der autonomen Fahrfunktion in quasi-kontinuierlicher Weise für aufeinanderfolgende Zeitpunkte Soll-Trajektorien ermittelt werden, die das Fahrzeug von einem jeweiligen Anfangszustand in einen (sicheren) Soll-Endzustand überführen. Es kann dann überprüft werden, ob diese Soll-Trajektorien ein oder mehrere vordefinierte Trajektorien-Bedingungen erfüllen.The method may include determining if the desired trajectory meets one or more predefined trajectory conditions. In particular, if required, a target trajectory can also be determined without the existence of a concrete takeover situation at a specific point in time (assuming that a manual takeover by the driver is to take place in a hypothetical takeover period starting from the specific time). For example, the autonomous driving function can be used to determine, in a quasi-continuous manner for successive points in time, target trajectories which transfer the vehicle from a respective initial state to a (safe) desired final state. It can then be checked whether these desired trajectories fulfill one or more predefined trajectory conditions.

Beispielhafte Trajektorien-Bedingungen sind eine Geschwindigkeits-Bedingung, die fordert, dass die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs während des (gesamten) Übernahme-Zeitraums einen Geschwindigkeits-Grenzwert nicht überschreitet, und/oder eine Verzögerungs-Bedingung, die fordert, dass eine Verzögerung des Fahrzeugs während des (gesamten) Übernahme-Zeitraums einen Verzögerungs-Grenzwert nicht überschreitet und/oder eine Ruck-Bedingung, die fordert, dass ein Ruck des Fahrzeugs während des (gesamten) Übernahme-Zeitraums einen Ruck-Grenzwert nicht überschreitet.Exemplary trajectory conditions are a speed condition that requires the vehicle's vehicle speed to not exceed a speed limit during the (entire) takeover period, and / or a deceleration condition that requires a deceleration of the vehicle during of the (entire) takeover period does not exceed a delay limit and / or a jerk condition which requires that a jerk of the vehicle during the (total) takeover period does not exceed a jerk limit.

Es kann dann im Rahmen der autonomen Fahrfunktion ein Zustand des Fahrzeugs (z. B. die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs) angepasst werden, wenn die Trajektorie die ein oder mehreren Trajektorien-Bedingungen nicht erfüllt. Insbesondere kann der Zustand des Fahrzeugs derart angepasst werden, dass ausgehend von dem angepassten Zustand das Fahrzeug während des Übernahme-Zeitraums mit einer angepassten Trajektorie in den Soll-Endzustand überführt werden kann, wobei die angepasste Trajektorie die ein oder mehreren Trajektorien-Bedingungen erfüllt. Mit anderen Worten, es kann durch eine entsprechende Regelung des Zustands des Fahrzeugs bewirkt werden, dass das Fahrzeug von der autonomen Fahrfunktion derart geführt wird, dass das Fahrzeug zu jeder Zeit während eines Übernahme-Zeitraums mit einer Soll-Trajektorie in den Soll-Endzustand überführt werden kann, wobei die Soll-Trajektorie die ein oder mehreren vordefinierten Trajektorien-Bedingungen erfüllt. So kann zu jedem Zeitpunkt eine sichere und komfortable Übernahme durch den Fahrer gewährleistet werden.In the context of the autonomous driving function, it is then possible to adapt a state of the vehicle (for example the driving speed of the vehicle) if the trajectory does not fulfill the one or more trajectory conditions. In particular, the state of the vehicle can be adapted in such a way that, starting from the adapted state, the vehicle can be transferred to the desired final state with an adapted trajectory during the takeover period, with the adapted trajectory meeting the one or more trajectory conditions. In other words, it can be caused by a corresponding regulation of the state of the vehicle that the vehicle is guided by the autonomous driving function such that the vehicle at any time during a takeover period with a desired trajectory in the target final state may be, wherein the desired trajectory meets the one or more predefined trajectory conditions. This ensures a safe and comfortable takeover by the driver at any time.

Die Soll-Trajektorie kann auf Basis einer kumulierten Kostenfunktion ermittelt werden. Dabei kann die kumulierte Kostenfunktion von ein oder mehreren Zustandsgrößen des Fahrzeugs während des Übernahme-Zeitraums abhängen. Die ein oder mehreren Zustandsgrößen können eine Position des Fahrzeugs (insbesondere relativ zu einer Ausgangsposition des Fahrzeugs am Anfangszeitpunkt), eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, eine Verzögerung des Fahrzeugs und/oder einen Ruck des Fahrzeugs umfassen.The desired trajectory can be determined on the basis of a cumulative cost function. In this case, the cumulative cost function may depend on one or more state variables of the vehicle during the acceptance period. The one or more state variables may include a position of the vehicle (in particular relative to a starting position of the vehicle at the start time), a vehicle speed, a deceleration of the vehicle, and / or a jerk of the vehicle.

Desweiteren kann die Soll-Trajektorie derart ermittelt werden, dass die Soll-Trajektorie ein oder mehrere Nebenbedingungen erfüllt. Die ein oder mehreren Nebenbedingungen können insbesondere einen maximalen Betrag einer Verzögerung des Fahrzeugs während des Übernahme-Zeitraums umfassen. Dabei kann der maximale Betrag der Verzögerung (d. h. der maximal zulässige Betrag der Verzögerung) des Fahrzeugs im Laufe des Übernahme-Zeitraums ansteigen. So kann eine Soll-Trajektorie ermittelt werden, die in einer Anfangsphase des Übernahme-Zeitraums eine betraglich relativ kleine Verzögerung aufweist. Dadurch kann der Komfort und die Sicherheit für eine Übernahme durch den Fahrer weiter erhöht werden.Furthermore, the desired trajectory can be determined in such a way that the desired trajectory fulfills one or more secondary conditions. In particular, the one or more constraints may include a maximum amount of deceleration of the vehicle during the acquisition period. In doing so, the maximum amount of deceleration (i.e., the maximum allowable amount of deceleration) of the vehicle may increase over the acquisition period. Thus, a desired trajectory can be determined, which has a relatively small delay in an initial phase of the acquisition period. Thereby, the comfort and safety for a takeover by the driver can be further increased.

Der Übernahme-Zeitraum kann z. B. in eine Vielzahl von Phasen (z. B. in drei Phasen) mit einer entsprechenden Vielzahl von Phasenlängen aufgeteilt werden. Dabei ergibt die Summe der Phasenlängen die Gesamtdauer des Übernahme-Zeitraums. Es kann dann als Nebenbedingung eine Vielzahl von maximalen Beträgen der Verzögerung für die Vielzahl von Phasen ermittelt und bei der Ermittlung der Soll-Trajektorie berücksichtigt werden. Dabei ist der maximale Betrag der Verzögerung für eine erste Phase kleiner ist als der maximale Betrag der Verzögerung für eine zweite, der ersten Phase nachfolgenden, Phase. So kann in effizienter Weise gewährleistet werden, dass die Soll-Trajektorie in einer Anfangsphase des Übernahme-Zeitraums eine relativ kleine Verzögerung aufweist und somit eine komfortable und sichere Übernahme durch den Fahrer ermöglicht.The takeover period can z. B. in a plurality of phases (eg., In three phases) are divided with a corresponding plurality of phase lengths. The sum of the phase lengths gives the total duration of the takeover period. It can then be determined as a secondary condition, a plurality of maximum amounts of the delay for the plurality of phases and in the determination of the desired trajectory be taken into account. The maximum amount of delay for a first phase is less than the maximum amount of delay for a second phase following the first phase. Thus, it can be ensured in an efficient manner that the target trajectory has a relatively small delay in an initial phase of the takeover period and thus allows a comfortable and safe takeover by the driver.

Insbesondere kann die Vielzahl von Phasen eine Anfangsphase umfassen, die mit dem Anfangszeitpunkt des Übernahme-Zeitraums beginnt. Die Anfangsphase kann den niedrigsten maximalen Betrag der Verzögerung der Vielzahl von Phasen aufweisen. Die Soll-Trajektorie kann derart ermittelt werden, dass die Phasenlänge der Anfangsphase relativ zu den Phasenlängen der ein oder mehreren anderen Phasen der Vielzahl von Phasen verlängert (ggf. maximiert) wird. So kann eine weitere Erhöhung des Komforts der manuellen Übernahme erreicht werden.In particular, the plurality of phases may include an initial phase beginning with the beginning time of the acquisition period. The initial phase may have the lowest maximum amount of delay of the plurality of phases. The desired trajectory may be determined such that the phase length of the initial phase is extended (possibly maximized) relative to the phase lengths of the one or more other phases of the plurality of phases. Thus, a further increase in the convenience of manual acquisition can be achieved.

Die ein oder mehreren Nebenbedingungen für die Ermittlung der Soll-Trajektorie können eine Position eines Hindernisses auf einer Trajektorie des Fahrzeugs umfassen. Insbesondere kann eine Soll-Trajektorie ermittelt werden, die eine Kollision mit einem, auf Basis der Umfelddaten detektierten, Hindernis vermeidet.The one or more constraints for determining the desired trajectory may include a position of an obstacle on a trajectory of the vehicle. In particular, a desired trajectory can be determined which avoids a collision with an obstacle detected on the basis of the environmental data.

Alternativ oder ergänzend können die ein oder mehreren Nebenbedingungen einen maximalen Betrag des Rucks des Fahrzeugs während des Übernahme-Zeitraums umfassen. Der maximale Betrag des Rucks des Fahrzeugs kann dabei in analoger Weise wieder maximale Betrag der Verzögerung im Laufe des Übernahme-Zeitraums ansteigen. So kann eine Soll-Trajektorie ermittelt werden, die in einer Anfangsphase des Übernahme-Zeitraums einen betraglich relativ kleinen Ruck aufweist. Dadurch kann der Komfort und die Sicherheit für eine Übernahme durch den Fahrer erhöht werden.Alternatively or additionally, the one or more constraints may include a maximum amount of the vehicle's jerk during the takeover period. The maximum amount of the jerk of the vehicle can thereby increase in an analogous manner again maximum amount of delay in the course of the takeover period. Thus, a desired trajectory can be determined, which has a relatively small jerk in an initial phase of the takeover period. As a result, the comfort and safety for a driver's takeover can be increased.

Für unterschiedliche Anfangszustände (insbesondere für unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten zum Anfangszeitpunkt) kann eine Liste mit entsprechenden (optimalen) Soll-Trajektorien ermittelt und auf einer Speichereinheit des Fahrzeugs gespeichert werden. Die Soll-Trajektorie kann dann für eine aktuelle Fahrsituation, insbesondere in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in der aktuellen Fahrsituation, aus der Liste von vordefinierten Soll-Trajektorien ausgewählt werden. So kann eine Soll-Trajektorie in effizienter Weise mit begrenzten Rechenressourcen in einem Fahrzeug ermittelt werden.For different initial states (in particular for different travel speeds at the start time), a list with corresponding (optimal) desired trajectories can be determined and stored on a storage unit of the vehicle. The desired trajectory can then be selected for a current driving situation, in particular as a function of the driving speed of the vehicle in the current driving situation, from the list of predefined setpoint trajectories. Thus, a desired trajectory can be efficiently determined with limited computational resources in a vehicle.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Fahrzeug beschrieben, die eingerichtet ist, eines der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren auszuführen.In another aspect, a control unit for a vehicle configured to perform one of the methods described in this document is described.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (insbesondere ein Straßenkraftfahrzeug z. B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das die in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.According to a further aspect, a vehicle (in particular a road motor vehicle, for example a passenger car, a truck or a motorcycle) is described, which comprises the control unit described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z. B. auf einem Steuergerät eines Fahrzeugs) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a software (SW) program is described. The SW program may be set up to run on a processor (eg, on a control device of a vehicle) and thereby perform the method described in this document.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.In another aspect, a storage medium is described. The storage medium may include a SW program that is set up to run on a processor and thereby perform the method described in this document.

Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.It should be understood that the methods, devices and systems described herein may be used alone as well as in combination with other methods, devices and systems described in this document. Furthermore, any aspects of the methods, apparatus, and systems described herein may be combined in a variety of ways. In particular, the features of the claims can be combined in a variety of ways.

Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigenFurthermore, the invention will be described in more detail with reference to exemplary embodiments. Show

1 eine beispielhafte Fahrsituation; 1 an exemplary driving situation;

2 beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs; 2 exemplary components of a vehicle;

3 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung der Übergabe einer Fahraufgabe an einen Fahrer eines Fahrzeugs mit autonomer Fahrfunktion; 3 a flowchart of an exemplary method for controlling the transfer of a driving task to a driver of a vehicle with autonomous driving function;

4 ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung eines Fahrzeugs mit autonomer Fahrfunktion; und 4 a flowchart of an exemplary method for controlling a vehicle with autonomous driving function; and

5 einen beispielhaften Geschwindigkeitsverlauf eines Fahrzeugs während eines Übernahme-Zeitraums. 5 an exemplary speed course of a vehicle during a takeover period.

Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der Steuerung eines Fahrzeugs mit autonomer Fahrfunktion in Vorbereitung auf eine mögliche Übernahme bzw. während eines Übernahme-Zeitraums.As set forth above, the present document is concerned with the control of a vehicle with autonomous driving function in preparation for a possible acquisition or during a takeover period.

1 zeigt eine beispielhafte Fahrsituation, bei der ein Fahrzeug 100 (auch als Ego-Fahrzeug bezeichnet) auf einer Fahrbahn 103 fährt. Das Fahrzeug 100 kann eingerichtet sein, eine autonome Fahrfunktion auszuführen, bei der die Längs- und die Querführung des Fahrzeugs 100 entlang der Fahrbahn 103 in autonomer Weise durch das Fahrzeug 100 selbst und ohne Eingriff durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 durchgeführt wird. Der Fahrer muss dabei die Durchführung der autonomen Fahrfunktion nicht überwachen und kann seine Aufmerksamkeit vom Verkehr und von der Fahrbahn 103 abwenden. 1 shows an exemplary driving situation in which a vehicle 100 (also referred to as ego vehicle) on a roadway 103 moves. The vehicle 100 can be configured to perform an autonomous driving function, in which the longitudinal and the transverse guidance of the vehicle 100 along the roadway 103 in an autonomous way by the vehicle 100 even without intervention by a driver of the vehicle 100 is carried out. The driver does not have to monitor the execution of the autonomous driving function and can get his attention from traffic and from the road 103 turn away.

2 zeigt beispielhafte Komponenten eines Fahrzeugs 100. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Steuereinheit 200, die eingerichtet ist, eine autonome Fahrfunktion bereitzustellen. Insbesondere ist die Steuereinheit 200 eingerichtet, die Umfelddaten von ein oder mehreren Umfeldsensoren 201 des Fahrzeugs 100 zu empfangen und auszuwerten. Die Umfeldsensoren 201 können eine Kamera, einen Radarsensor, einen Ultraschalsensor, einen LIDAR-Sensor, etc. umfassen. Anhand der Umfelddaten kann z. B. der Verlauf der Fahrbahn 103 ermittelt werden. Desweiteren können anhand der Umfelddaten ein oder mehrere Objekte 101, 102 (z. B. ein Hindernis 101 auf der Fahrbahn 103 und/oder ein anderes Fahrzeug 102) im Umfeld des Fahrzeugs 100 detektiert werden. 2 shows exemplary components of a vehicle 100 , The vehicle 100 includes a control unit 200 , which is set up to provide an autonomous driving function. In particular, the control unit 200 set up the environment data of one or more environment sensors 201 of the vehicle 100 to receive and evaluate. The environment sensors 201 may include a camera, a radar sensor, an ultrasound sensor, a LIDAR sensor, etc. Based on the environment data can z. B. the course of the road 103 be determined. Furthermore, one or more objects can be based on the environment data 101 . 102 (eg an obstacle 101 on the roadway 103 and / or another vehicle 102 ) in the environment of the vehicle 100 be detected.

Die Steuereinheit 200 ist weiter eingerichtet, ein oder mehrere Aktuatoren 204 (z. B. einen Antriebsmotor des Fahrzeugs 100, eine Bremse des Fahrzeugs 100, eine Lenkung des Fahrzeugs 100, etc.) zu veranlassen, das Fahrzeug 100 längs und/oder quer zu führen. Insbesondere kann so das Fahrzeug 100 von der Steuereinheit 200 unter Berücksichtigung der detektierten Objekte 101, 102 automatisch und/oder autonom entlang der Fahrbahn 103 geführt werden.The control unit 200 is further set up, one or more actuators 204 (For example, a drive motor of the vehicle 100 , a brake of the vehicle 100 , a steering of the vehicle 100 , etc.) to induce the vehicle 100 longitudinal and / or transverse. In particular, so can the vehicle 100 from the control unit 200 taking into account the detected objects 101 . 102 automatically and / or autonomously along the roadway 103 be guided.

Die Steuereinheit 200 kann weiter eingerichtet sein, bei Durchführung einer autonomen Fahrfunktion auf Basis der Umfelddaten zu bestimmen, dass eine Fahrsituation vorliegt, die durch das Fahrzeug 100 nicht in autonomer Weise durchgeführt werden kann. Die Steuereinheit 200 kann daraufhin eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 203 des Fahrzeugs 100 veranlassen, eine Übernahmeaufforderung (auf Englisch Take Over Request, TOR) an den Fahrer des Fahrzeugs 100 auszugeben. Beispielsweise kann ein optisches und/oder akustisches Signal generiert werden, um den Fahrer des Fahrzeugs 100 aufzufordern, die Läng- und/oder Querführung des Fahrzeugs 100 zu übernehmen. Der Fahrer hat dann einen vordefinierten Übernahme-Zeitraum für die manuelle Übernahme des Fahrzeugs 100. Die autonome Fahrfunktion wird typischerweise nach Ablauf des vordefinierten Übernahme-Zeitraums deaktiviert bzw. degradiert.The control unit 200 can be further set to determine when performing an autonomous driving function based on the environmental data that a driving situation exists, by the vehicle 100 can not be carried out in an autonomous way. The control unit 200 can then an input / output unit 203 of the vehicle 100 prompt a takeover request (in English Take Over Request, TOR) to the driver of the vehicle 100 issue. For example, an optical and / or acoustic signal can be generated to the driver of the vehicle 100 to request, the longitudinal and / or transverse guidance of the vehicle 100 to take over. The driver then has a predefined acceptance period for the manual takeover of the vehicle 100 , The autonomous driving function is typically deactivated or demoted after the predefined acceptance period has expired.

Das Fahrzeug 100 sollte während des Übernahme-Zeitraums derart geführt werden, dass sich das Fahrzeug 100 am Ende des Übernahme-Zeitraums in einem sicheren Endzustand befindet. Der sichere Endzustand kann z. B. eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit v(t) (typischerweise v(t) = 0) und/oder eine bestimmte Position s(t) (z. B. eine Position auf einem Seitenstreifen der Fahrbahn 103) umfassen.The vehicle 100 should be conducted during the takeover period so that the vehicle 100 is in a safe final state at the end of the acquisition period. The safe final state can z. A certain driving speed v (t) (typically v (t) = 0) and / or a certain position s (t) (eg a position on a side lane of the roadway 103 ).

Es ist zu erwarten, dass mit zunehmenden Grad der Automatisierung des Fahrzeugs 100 ein Grad der Aufmerksamkeit des Fahrers auf den Verkehr sinken wird. Folglich ist zu erwarten, dass auch die Dauer des erforderlichen Übernahme-Zeitraums für eine manuelle Übernahme durch den Fahrer mit zunehmendem Grad der Automatisierung des Fahrzeugs 100 steigen wird. Es ist somit für die Bereitstellung von (hoch-)automatischen Fahrfunktionen erforderlich, dass die Steuereinheit 200 des Fahrzeugs 100 bereits sehr frühzeitig kritische Fahrsituationen detektieren kann, die eine manuelle Übernahme durch den Fahrer erfordern. Desweiteren ist es erforderlich, dass das Fahrzeug 100 während des Übernahme-Zeitraums in sicherer und komfortabler Weise in einen sicheren Endzustand gebracht und/oder von dem Fahrer des Fahrzeugs 100 übernommen wird.It is expected that with increasing degree of automation of the vehicle 100 a degree of driver's attention to traffic will decrease. Consequently, it is also expected that the duration of the required takeover period for a manual takeover by the driver with increasing degree of automation of the vehicle 100 will rise. It is thus necessary for the provision of (high) automatic driving functions that the control unit 200 of the vehicle 100 can detect critical driving situations at a very early stage, which require manual takeover by the driver. Furthermore, it is necessary that the vehicle 100 during the takeover period in a safe and comfortable manner brought into a safe final state and / or by the driver of the vehicle 100 is taken over.

Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit 101 eingerichtet sein, eine Trajektorie für das Fahrzeug 100 zu ermitteln, die das Fahrzeug 100 während der Dauer T_TOR des Übernahme-Zeitraums von einem aktuellen Anfangszustand x(0) in einen sicheren Endzustand x(T_TOR) überführt. Dabei kann der Zustandsvektor x(t) (für kontinuierliche Zeiten t) bzw. x(k) (für diskrete Zeitschritte k) die Fahrgeschwindigkeit v und die Position s des Fahrzeugs 100 umfassen. Die Beschleunigung bzw. Verzögerung a des Fahrzeugs 100 kann als Eingangsgröße u eines linearen Fahrzeugmodells dienen, so dass

wobei

und wobei t_s die Abtastzeit der direkten Zeitschritte k ist.For this purpose, the control unit 101 be set up a trajectory for the vehicle 100 to determine who the vehicle is 100 during the period T _{TOR of} the acquisition period from a current initial state x (0) to a safe final state x (T _TOR ) transferred. In this case, the state vector x (t) (for continuous times t) or x (k) (for discrete time steps k) the vehicle speed v and the position s of the vehicle 100 include. The acceleration or deceleration a of the vehicle 100 can serve as an input u of a linear vehicle model, so that

in which

and where t _{s is} the sampling time of the direct time steps k.

Es soll nun eine Abfolge von Beschleunigungen a(k), mit k = 0, ..., K = T_TOR, ermittelt werden, die eine vordefinierte kumulierte Kostenfunktion J * / N optimiert (z. B. reduziert bzw. maximiert), mit

A sequence of accelerations a (k), with k = 0,..., K = T _TOR , is now to be determined, which is a predefined cumulative cost function

J * / N

optimized (eg reduced or maximized), with

Die vordefinierte kumulierte Kostenfunktion J * / N bzw. die punktuelle Kostenfunktion ϕ können dabei unterschiedliche Aspekte, insbesondere in Bezug auf den Komfort einer Trajektorie für einen Insassen des Fahrzeugs 100, berücksichtigen. Eine beispielhafte punktuelle Kostenfunktion ϕ ist wie folgt definiert ϕ(x(k), u(k)) = ∥Qx(k)∥₂ + ∥Ru(k)∥₂ + ∥WΔu(k)∥₂ wobei Q, R und W Gewichtungsfaktoren größer oder gleich 0 sind, und wobei ∥ ∥₂ den quadratischen Betrag anzeigt. In der o. g. punktuellen Kostenfunktion ϕ ist die erste Funktionskomponente darauf ausgelegt, das Fahrzeug 100 möglichst schnell und auf einer möglichst kurzen Fahrstrecke in einen sicheren Endzustand (insbesondere mit Fahrgeschwindigkeit v = 0) zu bringen. Die zweite Funktionskomponente ist darauf ausgelegt, im Übernahme-Zeitraum möglichst geringe Verzögerungen zu verwenden und die dritte Funktionskomponente ist darauf ausgelegt, die Ableitung der Beschleunigung (d. h. den Ruck) des Fahrzeug 100 während des Übernahme-Zeitraums möglichst gering zu halten. Durch Auswahl von geeigneten Gewichtungsfaktoren Q, R und W kann eine Trajektorie für die unterschiedlichen Aspekte der Funktionskomponenten ausgelegt werden.The predefined cumulative cost function J * / N or the punctual cost function φ can thereby different aspects, in particular with respect to the comfort of a trajectory for an occupant of the vehicle 100 , consider. An exemplary punctual cost function φ is defined as follows φ (x (k), u (k)) = ∥Qx (k) ∥ ₂ + ∥Ru (k) ∥ ₂ + ∥WΔu (k) ∥ ₂ where Q, R and W are weighting factors greater than or equal to 0, and where ∥ ∥ ₂ indicates the quadratic magnitude. In the abovementioned punctual cost function φ, the first functional component is designed to be the vehicle 100 to bring as fast and on a shortest possible route in a safe final state (in particular at driving speed v = 0). The second functional component is designed to use the least possible delays in the acquisition period and the third functional component is designed to derive the acceleration (ie the jerk) of the vehicle 100 during the takeover period. By selecting suitable weighting factors Q, R and W, a trajectory for the different aspects of the functional components can be designed.

Anhand der o. g. kumulierten Kostenfunktion J * / N kann nun die Trajektorie bzw. die Abfolge von Beschleunigungen a(k), mit k = 0, ..., K = T_TOR ermittelt werden, die das Fahrzeug 100 von einem aktuellen Anfangszustand x(0) in einen sicheren Endzustand x(K) überführt, wobei dabei typischerweise v(K) = 0 und s(K) ≤ d_TOR ist und wobei d_TOR die Position eines Hindernisses 101 ist. Zur Ermittlung einer Trajektorie kann für eine Vielzahl von Trajektorien die kumulierte Kostenfunktion J * / N ermittelt werden, und es kann die Trajektorie ausgewählt werden, die die kumulierte Kostenfunktion J * / N optimiert.Based on the above-mentioned cumulative cost function J * / N Now, the trajectory or the sequence of accelerations a (k), with k = 0,..., K = T _TOR , which determines the vehicle 100 from a current initial state x (0) to a final safe state x (K), where typically v (K) = 0 and s (K) ≤ d _TOR and where d _{TOR is} the position of an obstacle 101 is. To determine a trajectory, the cumulative cost function can be used for a large number of trajectories J * / N can be determined, and it can be selected, the trajectory, the cumulative cost function J * / N optimized.

Desweiteren können ein oder mehrere Nebenbedingungen, z. B. eine Nebenbedingung in Bezug auf eine maximal mögliche Fahrgeschwindigkeit v(k) ≤ v_max, berücksichtigt werden. Es kann insbesondere die Trajektorie ermittelt werden, die die ein oder mehreren Nebenbedingungen erfüllt und die die kumulierte Kostenfunktion J * / N optimiert.Furthermore, one or more secondary conditions, for. B. a secondary condition with respect to a maximum possible vehicle speed v (k) ≤ v _max , are taken into account. In particular, the trajectory that fulfills the one or more secondary conditions and the cumulative cost function can be determined J * / N optimized.

Nach Ausgeben einer Übernahmeaufforderung ist es typischerweise vorteilhaft, dem Fahrer des Fahrzeugs 100 eine bestimmte Anfangsphase des Übernahme-Zeitraums bereitzustellen, in dem der Fahrer in komfortabler Weise die Übernahme der Fahrzeugs 100 durchführen kann. In dieser Anfangsphase sollte sich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 nach Möglichkeit nur wenig ändern, um zu Vermeiden, dass sich der Fahrer des Fahrzeugs 100 durch das Fahrzeug 100 „überrumpelt” fühlt, und somit die Übernahme des Fahrzeugs 100 als unangenehm empfindet. Mit anderen Worten, es sollte ein möglichst fließender Übergang zwischen der autonomen Fahrfunktion und der manuellen Fahrtätigkeit des Fahrers ermöglicht werden.After issuing a takeover request, it is typically advantageous to the driver of the vehicle 100 to provide a certain initial phase of the takeover period in which the driver is comfortable taking over the vehicle 100 can perform. In this initial phase should be the driving speed of the vehicle 100 if possible change little, to avoid being the driver of the vehicle 100 through the vehicle 100 "Taken by surprise" feels, and thus the assumption of the vehicle 100 feels uncomfortable. In other words, a smooth transition between the autonomous driving function and the manual driving activity of the driver should be enabled.

Zu diesem Zweck kann ein Übernahme-Zeitraum 510 (wie in 5 gezeigt) in eine Vielzahl von Phasen 511, 512, 513 unterteilt werden, wobei für jede der Vielzahl von Phasen 511, 512, 513 unterschiedliche Nebenbedingungen für die zu ermittelnde Trajektorie vorgegeben werden können. In dem in 5 dargestellten Beispiel wird der Übernahme-Zeitraum 510 in eine erste Phase 511, in eine anschließende zweite Phase 512 und in eine anschließende dritte Phase 513 aufgeteilt. Als Nebenbedingung für eine Phase 511, 512, 513 kann z. B. eine maximale Beschleunigung bzw. Verzögerung vorgegeben werden, z. B. a_vz ≤ u(k) ≤ a_bs wobei a_vz eine maximale Verzögerung und a_bs eine maximale Beschleunigung ist. Alternativ oder ergänzend kann als Nebenbedingung für eine Phase 511, 512, 513 ein maximaler Verzögerungsruck Δa_vz und/oder ein maximaler Beschleunigungsruck Δa_bs vorgegeben werden, z. B. Δa_vz ≤ Δu(k) ≤ Δa_bs. For this purpose, a takeover period 510 (as in 5 shown) in a variety of phases 511 . 512 . 513 be divided, wherein for each of the plurality of phases 511 . 512 . 513 different constraints for the trajectory to be determined can be specified. In the in 5 example shown is the acquisition period 510 in a first phase 511 , in a subsequent second phase 512 and in a subsequent third phase 513 divided up. As a constraint for a phase 511 . 512 . 513 can z. B. a maximum acceleration or deceleration can be specified, for. B. a _vz ≤ u (k) ≤ a _bs where a _{vz is} a maximum deceleration and a _{bs is} a maximum acceleration. Alternatively or additionally, as a secondary condition for a phase 511 . 512 . 513 a maximum deceleration pressure Δa _vz and / or a maximum acceleration pressure Δa _{bs are} specified, z. B. Δa _vz ≤ Δu (k) ≤ Δa _bs .

Dabei können die maximal zulässigen Beträge für die Beschleunigung und/oder für den Ruck von Phase zu Phase angehoben werden. Mit anderen Worten, es können als Nebenbedingung maximal zulässige Beträge für die Beschleunigung und/oder für den Ruck vorgegeben werden, die mit der Zeit 502 während eines Übernahme-Zeitraums 510 ansteigen. Dies kann in direkten Schritten erfolgen (z. B. durch die Definition von einzelnen Phasen 511, 512, 513). Alternativ kann dies ggf. quasi-kontinuierlich erfolgen, durch die Definition und Berücksichtigung von maximalen Betragskurven a_vz(k), a_bs(k), Δa_vz(k) und/oder Δa_bs(k) für k = 0, ..., K = T_TOR.The maximum allowable amounts for acceleration and / or jerk can be increased from phase to phase. In other words, as a constraint, maximum allowable amounts for acceleration and / or jerk can be set with time 502 during a takeover period 510 increase. This can be done in direct steps (eg by defining individual phases 511 . 512 . 513 ). Alternatively, this may be done quasi-continuously, by the definition and consideration of maximum magnitude curves a _vz (k), a _bs (k), Δa _vz (k) and / or Δa _bs (k) for k = 0, .. ., K = T _TOR .

Bei der Berücksichtigung von einzelnen Phasen 511, 512, 513 können ein oder mehrere weitere Bedingungen in Bezug auf die Dauer bzw. die zeitliche Länge t_TOR1, t_TOR2 und t_TOR3 der einzelnen Phasen, mit t_TOR1 + t_TOR2 + t_TOR3 = t_TOR berücksichtigt werden. Insbesondere kann eine Trajektorie ermittelt werden, die die Phasenlänge t_TOR1 der Anfangsphase 511 maximiert (und somit eine möglichst lange Phase bereitstellt, in der der Fahrer das Fahrzeug 100 z. B. bei nahezu unveränderter Fahrgeschwindigkeit übernehmen kann). Alternativ kann eine gewichtete Summe der Phasenlängen der Phasen 511, 512, 513 minimiert werden, z. B. α₁t_TOR1 + α₂t_TOR2 + α₃t_TOR3 → min mit α₁ < α₂ < α₃, um die Phasenlängen der einzelnen Phasen zu ermitteln, und um ggf. substantielle Änderungen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 100 auf den hinteren Teil des Übernahme-Zeitraums 510 zu verlagern.When considering individual phases 511 . 512 . 513 One or more further conditions with regard to the duration or the time length t _TOR1 , t _TOR2 and t _{TOR3 of} the individual phases, with t _TOR1 + t _TOR2 + t _TOR3 = t _TOR , can be taken into account. In particular, a trajectory can be determined which is the phase length t _{TOR1 of} the initial phase 511 maximizes (and thus provides as long a phase as possible in which the driver drives the vehicle 100 z. B. at almost unchanged driving speed can take over). Alternatively, a weighted sum of the phase lengths of the phases 511 . 512 . 513 be minimized, z. B. α ₁ t _TOR1 + α ₂ t _TOR2 + α ₃ t _TOR3 → min with α ₁ <α ₂ <α ₃ , in order to determine the phase lengths of the individual phases, and possibly substantial changes in the driving speed of the vehicle 100 on the back of the acquisition period 510 to relocate.

5 zeigt beispielhafte Verläufe 514, 515 der Fahrgeschwindigkeit 501 eines Fahrzeugs 100 während eines Übernahme-Zeitraums 510, ausgehend von unterschiedlichen Anfangsgeschwindigkeiten 504, 505 (d. h. ausgehende von unterschiedlichen Anfangszuständen). Es ist ersichtlich, dass in einer Anfangsphase 511 nur eine moderate oder keine Verzögerung des Fahrzeugs 100 erfolgt. Erst mit zunehmendem Fortschritt des Übernahme-Zeitraums 510 wird das Fahrzeug 100 verstärkt verzögert, um das Fahrzeug 100 am Ende des Übernahme-Zeitraums 510 in den sicheren Soll-Endzustand zu bringen. Durch einen derartigen Geschwindigkeitsverlauf 514, 515 (d. h. durch eine derartige Längs-Trajektorie) kann auch während des Übernahme-Zeitraums 510 ein hoher Komfort für die ein oder mehreren Insassen des Fahrzeugs 100 gewährleistet werden. 5 shows exemplary courses 514 . 515 the driving speed 501 of a vehicle 100 during a takeover period 510 , starting from different initial speeds 504 . 505 (ie outgoing from different initial states). It can be seen that in an initial phase 511 only a moderate or no delay of the vehicle 100 he follows. Only with increasing progress of the acquisition period 510 becomes the vehicle 100 delayed delayed to the vehicle 100 at the end of the acquisition period 510 to bring into the safe target final state. By such a speed course 514 . 515 (ie, by such a longitudinal trajectory) may also be during the acquisition period 510 a high level of comfort for the one or more occupants of the vehicle 100 be guaranteed.

Durch das o. g. Optimierungsverfahren kann somit das Fahrverhalten eines Fahrzeugs 100 während des Übernahme-Zeitraums 510 aus einer autonomen Fahrfunktion heraus ermittelt werden. Auf Basis einer vorgegebenen Dauer des Übernahme-Zeitraums 510 kann ein optimaler Geschwindigkeitsverlauf 514, 515 (d. h. eine optimale (Längs-)Trajektorie) berechnet werden, der gewährleistet, dass das Fahrzeug 100 am Ende des Übernahme-Zeitraums 510 zum Stillstand kommt, falls der Fahrer nicht rechtzeitig übernimmt. Weiterhin können bei der Ermittlung der Trajektorie Umwelteinflüsse berücksichtigt werden, wie z. B. Hindernisse 101 auf der Fahrbahn 103 oder die Erfassungsweite von Umfeldsensoren 201 des Fahrzeugs 100, um gleichzeitig anhand eines einzigen Optimierungsverfahren zu gewährleisten, dass das Fahrzeug 100 vor einem Hindernis 100 zum Stillstand kommt. Eine Trajektorie (insbesondere ein Geschwindigkeitsverlauf 514, 515) kann während des Übernahme-Zeitraums 510 in eine Vielzahl von Phasen 511, 512, 513 (insbesondere drei Phasen) aufgeteilt werden. So können in effizienter Weise unterschiedliche Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs 100 in den unterschiedlichen Phasen 511, 512, 513 realisiert werden. Dabei ist es typischerweise vorteilhaft, insbesondere in einer Anfangsphase 511 des Übernahme-Zeitraums 510 das Fahrzeug 100 mit einer relativ geringen Verzögerung zu verzögern und erst in einer Endphase 513 des Übernahme-Zeitraums 510 das Fahrzeug 100 mit einer relativ großen Verzögerung zu verzögern, um den sicheren Endzustand zu erreichen.By the above optimization method thus the driving behavior of a vehicle 100 during the takeover period 510 be determined from an autonomous driving function out. Based on a given duration of the acquisition period 510 can be an optimal speed course 514 . 515 (ie an optimal (longitudinal) trajectory) can be calculated, which ensures that the vehicle 100 at the end of the acquisition period 510 comes to a standstill, if the driver does not take over in time. Furthermore, environmental influences can be taken into account in the determination of the trajectory, such. B. obstacles 101 on the roadway 103 or the detection range of environmental sensors 201 of the vehicle 100 in order to simultaneously ensure, using a single optimization process, that the vehicle 100 in front of an obstacle 100 comes to a standstill. A trajectory (in particular a velocity course 514 . 515 ) can during the takeover period 510 in a variety of phases 511 . 512 . 513 (especially three phases). This allows different acceleration behaviors of the vehicle in an efficient way 100 in different phases 511 . 512 . 513 will be realized. It is typically advantageous, especially in an initial phase 511 the takeover period 510 the vehicle 100 delay with a relatively small delay and only in a final phase 513 the takeover period 510 the vehicle 100 delay with a relatively long delay to reach the safe final state.

Desweiteren kann während einer autonomen Fahrt, d. h. während eine autonome Fahrfunktion aktiv ist, eine aktuell optimale Trajektorie (insbesondere ein aktuell optimaler Geschwindigkeitsverlauf 514, 515) für den Fall ermittelt werden, dass eine Übernahme erforderlich wird. Mit anderen Worten, es kann auch ohne dass konkret ein Übernahmeerfordernis vorliegt, eine optimale Trajektorie ermittelt werden. Diese Trajektorie kann dann mit ein oder mehreren Trajektorien-Bedingungen verglichen werden. Die ein oder mehreren Trajektorien-Bedingungen können z. B. einen Ruck-Grenzwert und/oder einen Beschleunigungs-Grenzwert für die Trajektorie umfassen. Insbesondere kann ermittelt werden, ob die Trajektorie die ein oder mehreren Trajektorien-Bedingungen erfüllt oder nicht. Furthermore, during an autonomous journey, ie while an autonomous driving function is active, a currently optimal trajectory (in particular a currently optimal speed progression 514 . 515 ) are determined in the event that a takeover is required. In other words, it is also possible to determine an optimal trajectory without actually having a takeover requirement. This trajectory can then be compared to one or more trajectory conditions. The one or more trajectory conditions may, for. B. include a jerk limit and / or an acceleration threshold for the trajectory. In particular, it can be determined whether the trajectory fulfills the one or more trajectory conditions or not.

Wenn die Trajektorie die ein oder mehreren Trajektorien-Bedingungen nicht erfüllt, so kann ggf. ein Zustand des autonom fahrenden Fahrzeugs 100 angepasst werden (z. B. eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit 501). Insbesondere kann der aktuelle Zustand des autonom fahrenden Fahrzeugs 100 derart angepasst werden, dass das autonom fahrende Fahrzeug 100 bei tatsächlichem Vorliegen eines Übernahmeerfordernisses mit einer Trajektorie in den sicheren Endzustand gebracht werden kann, die die ein oder mehreren Trajektorien-Bedingungen erfüllt. So kann sichergestellt werden, dass sich das Fahrzeug 100 auch im Übernahme-Zeitraum 510 in komfortabler Weise bewegt und in komfortabler Weise durch den Fahrer des Fahrzeugs 100 übernommen werden kann.If the trajectory does not satisfy the one or more trajectory conditions, it may possibly be a state of the autonomously driving vehicle 100 be adjusted (eg an actual driving speed 501 ). In particular, the current state of the autonomously driving vehicle 100 be adapted so that the autonomously driving vehicle 100 in the actual existence of a takeover requirement with a trajectory can be brought into the safe final state that meets the one or more trajectory conditions. This can ensure that the vehicle 100 also in the takeover period 510 Moved in a comfortable way and in a comfortable way by the driver of the vehicle 100 can be taken.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Steuerung der Übernahme eines Fahrzeugs 100 mit autonomer Fahrfunktion. Dabei wird vor Abbruch der autonomen Fahrfunktion eine Übernahmeaufforderung zur manuellen Übernahme durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 generiert, wobei die Übernahmeaufforderung um einen Übernahme-Zeitraum 510 vor Abbruch der autonomen Fahrfunktion generiert wird. 3 shows a flowchart of an exemplary method 300 to control the acquisition of a vehicle 100 with autonomous driving function. In this case, before canceling the autonomous driving function, a takeover request for manual takeover by a driver of the vehicle 100 generated, with the takeover request by a takeover period 510 is generated before canceling the autonomous driving function.

Das Verfahren 300 umfasst das Ermitteln von Umfelddaten bezüglich eines Umfelds des Fahrzeugs 100. Desweiteren umfasst das Verfahren 300 das Bestimmen 301, auf Basis der Umfelddaten, dass eine Fahrsituation vorliegt, bei der eine manuelle Übernahme durch den Fahrer des Fahrzeugs 100 erfolgen sollte. Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Generieren 302 einer Übernahmeanforderung an dem Anfangszeitpunkt des Übernahme-Zeitraums 510. Der Fahrer des Fahrzeugs 100 kann dann während des Übernahme-Zeitraums 510 die Fahraufgabe von der autonomen Fahrfunktion übernehmen.The procedure 300 includes determining environmental data relating to an environment of the vehicle 100 , Furthermore, the method includes 300 the determining 301 , based on the environmental data that a driving situation exists, during which a manual takeover by the driver of the vehicle 100 should be done. In addition, the process includes 300 generating 302 a takeover request at the start time of the takeover period 510 , The driver of the vehicle 100 can then during the acquisition period 510 take over the driving task from the autonomous driving function.

Das Verfahren 300 umfasst weiter das Ermitteln 303 eines Anfangszustands des Fahrzeugs 100 an einem Anfangszeitpunkt des Übernahme-Zeitraums 510. Außerdem wird ein Soll-Endzustand des Fahrzeugs 100 an einem Endzeitpunkt des Übernahme-Zeitraums 510 ermittelt. Dabei ist im Soll-Endzustand die Fahrgeschwindigkeit 501 des Fahrzeugs 100 typischerweise kleiner als oder gleich wie ein vordefinierter Geschwindigkeits-Schwellenwert (von z. B. 0 km/h). Es kann sich somit bei dem Soll-Endzustand um einen sicheren Endzustand handeln.The procedure 300 further includes determining 303 an initial state of the vehicle 100 at an initial time of the acquisition period 510 , In addition, a target end state of the vehicle 100 at an end time of the acquisition period 510 determined. In this case, the nominal speed is the driving speed 501 of the vehicle 100 typically less than or equal to a predefined speed threshold (of, for example, 0 km / h). Thus, the target final state may be a safe final state.

Außerdem umfasst das Verfahren 300 das Ermitteln 304 einer Soll-Trajektorie 514, 515 (insbesondere eines Soll-Verlaufs der Fahrgeschwindigkeit 501), die das Fahrzeug 100 während des Übernahme-Zeitraums 510 von dem Anfangszustand in den Soll-Endzustand überführt. Das Fahrzeug 100 kann dann während des Übernahme-Zeitraums 510 (ggf. bis zum vollständigen Abbruch der autonomen Fahrfunktion) in Abhängigkeit von der Soll-Trajektorie 514, 515 geführt werden, solange keine manuelle Übernahme durch den Fahrer erfolgt ist. So kann gewährleistet werden, dass das Fahrzeug 100 in komfortabler Weise an den Fahrer des Fahrzeugs 100 übergeben und/oder in einen sicheren Endzustand überführt werden kann.In addition, the process includes 300 the determining 304 a desired trajectory 514 . 515 (In particular, a desired course of the driving speed 501 ), which is the vehicle 100 during the takeover period 510 transferred from the initial state to the desired final state. The vehicle 100 can then during the acquisition period 510 (possibly until the complete abort of the autonomous driving function) as a function of the desired trajectory 514 . 515 be guided as long as no manual takeover by the driver has taken place. This can ensure that the vehicle 100 in a comfortable way to the driver of the vehicle 100 can be transferred and / or transferred to a safe final state.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zur Steuerung eines Fahrzeugs 100 mit autonomer Fahrfunktion. Dabei wird bei Ausführung der autonomen Fahrfunktion vor Abbruch der autonomen Fahrfunktion eine Übernahmeaufforderung zur manuellen Übernahme durch einen Fahrer des Fahrzeugs 100 generiert, wobei die Übernahmeaufforderung um einen Übernahme-Zeitraum 510 vor Abbruch der autonomen Fahrfunktion generiert wird. Das Fahrzeug 100 kann somit noch bis zum Ablauf des Übernahme-Zeitraums 510 durch die autonome Fahrfunktion geführt werden. 4 shows a flowchart of an exemplary method 400 for controlling a vehicle 100 with autonomous driving function. In this case, when the autonomous driving function is executed before the autonomous driving function is canceled, a takeover request is made for manual takeover by a driver of the vehicle 100 generated, with the takeover request by a takeover period 510 is generated before canceling the autonomous driving function. The vehicle 100 can thus still until the end of the acquisition period 510 be guided by the autonomous driving function.

Das Verfahren 400 umfasst das Ermitteln 401 eines Anfangszustands des Fahrzeugs 100 an einem Anfangszeitpunkt eines potentiellen Übernahme-Zeitraums 510. Desweiteren kann ein Soll-Endzustands des Fahrzeugs 100 an einem Endzeitpunkt des potentiellen Übernahme-Zeitraums 510 ermittelt werden. Dabei ist im Soll-Endzustand eine Fahrgeschwindigkeit 501 des Fahrzeugs 100 kleiner als oder gleich wie ein vordefinierter Geschwindigkeits-Schwellenwert (von z. B. 0 km/h). Desweiteren umfasst das Verfahren 400 das Ermitteln 402 einer Soll-Trajektorie 514, 515, die das Fahrzeug 100 während des potentiellen Übernahme-Zeitraums 510 von dem Anfangszustand in den Soll-Endzustand überführt (bzw. überführen würde). Es kann somit eine Soll-Trajektorie 514, 515 ermittelt werden, die das Fahrzeug 100 ab einem bestimmten Zeitpunkt in den Soll-Endzustand überführen würde, wenn zuvor detektiert würde, dass eine Fahrsituation vorliegt, bei der eine manuelle Übernahme erfolgen sollte. Mit anderen Worten, es kann zu einem bestimmten Zeitpunkt ermittelt werden, wie die (optimale) Soll-Trajektorie 514, 515 für einen Übernahme-Zeitraum 510 aussehen würde, wenn zu dem bestimmten Zeitpunkt eine manuelle Übernahme erforderlich wäre. Dies kann ggf. quasi-kontinuierlich von der autonomen Fahrfunktion für eine Sequenz von Zeitpunkten ermittelt werden.The procedure 400 includes determining 401 an initial state of the vehicle 100 at an initial time of a potential takeover period 510 , Furthermore, a desired end state of the vehicle 100 at an end time of the potential takeover period 510 be determined. In this case, in the target final state is a driving speed 501 of the vehicle 100 less than or equal to a predefined speed threshold (of, for example, 0 km / h). Furthermore, the method includes 400 the determining 402 a desired trajectory 514 . 515 that the vehicle 100 during the potential acquisition period 510 from the initial state to the desired final state. It can thus be a desired trajectory 514 . 515 be determined that the vehicle 100 from a certain point in time to the desired final state, if it were previously detected that there is a driving situation in which a manual transfer should take place. In other words, it can be determined at a certain time, such as the (optimal) target trajectory 514 . 515 for a takeover period 510 would look like if at the specific time a manual takeover would be required. This can possibly be determined quasi-continuously by the autonomous driving function for a sequence of times.

Das Verfahren 400 umfasst weiter das Ermitteln 403, ob die Soll-Trajektorie 514, 515 ein oder mehrere vordefinierte Trajektorien-Bedingungen erfüllt. Desweiteren umfasst das Verfahren 400 das Anpassen 404 eines Zustands des Fahrzeugs 100 bei Ausführung der autonomen Fahrfunktion, wenn die Trajektorie die ein oder mehreren Trajektorien-Bedingungen nicht erfüllt. Es kann somit durch Anpassung des Fahrzeug-Zustands durch die autonome Fahrfunktion gewährleistet werden, dass für den Abbruch der autonomen Fahrfunktion stets eine komfortable und sichere manuelle Übernahme durch den Fahrer möglich ist.The procedure 400 further includes determining 403 whether the target trajectory 514 . 515 meets one or more predefined trajectory conditions. Furthermore, the method includes 400 the customization 404 a state of the vehicle 100 upon execution of the autonomous driving function, when the trajectory does not satisfy the one or more trajectory conditions. It can thus be ensured by adjusting the vehicle state by the autonomous driving function that for the termination of the autonomous driving function is always a comfortable and safe manual takeover by the driver is possible.

Durch die in diesem Dokument beschriebenen Maßnahmen kann gewährleistet werden, dass ein Fahrzeugs 100 während eines Übernahme-Zeitraums 510 von einer autonomen Fahrt komfortable in einem sicheren Endzustand geführt wird, falls der Fahrer die Fahraufgabe nicht übernimmt. Die beschriebenen Verfahren sind dabei adaptiv in Bezug auf die aktuelle Fahrgeschwindigkeit, auf die Übernahmezeit (d. h. auf die Dauer des Übernahme-Zeitraums 510) und auf aktuelle Bedingungen im Umfeld des Fahrzeugs 100. Durch eine zuverlässige Überführung eines autonom fahrenden Fahrzeugs 100 in einen sicheren Endzustand wird die Bereitstellung von autonomen Fahrfunktionen ermöglicht.The measures described in this document can ensure that a vehicle 100 during a takeover period 510 is carried out by an autonomous driving comfortable in a safe final state, if the driver does not take over the driving task. The described methods are adaptive in relation to the current driving speed, to the takeover time (ie to the duration of the takeover period 510 ) and on current conditions around the vehicle 100 , By a reliable transfer of an autonomously driving vehicle 100 in a safe final state, the provision of autonomous driving functions is made possible.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.The present invention is not limited to the embodiments shown. In particular, it should be noted that the description and figures are intended to illustrate only the principle of the proposed methods, apparatus and systems.

Claims

Procedure ( 300 . 400 ) for controlling a vehicle ( 100 ) with an autonomous driving function, wherein prior to discontinuation of the autonomous driving function, a takeover request for manual acceptance by a driver of the vehicle ( 100 ), whereby the manual takeover by the driver during a takeover period ( 510 ) can take place; the method ( 300 . 400 ), - determining ( 303 . 401 ) an initial state of the vehicle ( 100 ) at an initial date of the acquisition period ( 510 ); - Determine ( 303 . 401 ) of a target end state of the vehicle ( 100 ) for an end date of the acquisition period ( 510 ), wherein in the desired final state a driving speed ( 501 ) of the vehicle ( 100 ) is less than or equal to a predefined speed threshold; and - determining ( 304 . 402 ) of a desired trajectory ( 514 . 515 ), which the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ) is transferred from the initial state to the target final state.

Procedure ( 300 . 400 ) according to claim 1, wherein the process ( 300 ), - determining environmental data relating to an environment of the vehicle ( 100 ); - Determine ( 301 ), based on the environmental data, that there is a driving situation in which a takeover by the driver of the vehicle ( 100 ) should take place; and - generate ( 302 ) of a takeover request at or before the start of the acquisition period ( 510 ).

Procedure ( 300 . 400 ) according to claim 2, wherein the method ( 300 ), - determining whether a manual takeover by the driver has taken place; and - guiding the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ) as a function of the desired trajectory ( 514 . 515 ), as long as no manual takeover by the driver has taken place.

Procedure ( 300 . 400 ) according to claim 1, wherein the process ( 400 ), - determining ( 403 ), whether the desired trajectory ( 514 . 515 ) satisfies one or more predefined trajectory conditions; and - adjusting a state of the vehicle ( 100 in performing the autonomous driving function when the trajectory does not satisfy the one or more trajectory conditions.

Procedure ( 300 . 400 ) according to claim 4, wherein - after adjusting the condition, the vehicle ( 100 ) has a fitted state; The adapted state is such that, starting from the adapted state, the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ) with an adapted trajectory ( 514 . 515 ) can be converted to the desired final state; and the adapted trajectory ( 514 . 515 ) that meets one or more trajectory conditions.

Procedure ( 300 . 400 ) according to one of claims 3 to 4, wherein the one or more predefined trajectory conditions comprise one or more of: a speed condition which requires that the driving speed ( 510 ) of the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ) does not exceed a speed limit; A deceleration condition that requires a deceleration of the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ) does not exceed a delay limit; and / or - a jerk condition that calls for a jerk of the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ) does not exceed a jerk limit.

Procedure ( 300 . 400 ) according to any one of the preceding claims, wherein the determining ( 304 . 402 ) of the desired trajectory ( 514 . 515 ), - determining the desired trajectory ( 514 . 515 ) based on a cumulative cost function such that the desired trajectory ( 514 . 515 ) fulfills one or more secondary conditions; - the one or more secondary conditions, a maximum amount of deceleration of the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ); and - the maximum amount of deceleration of the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ) increases.

Procedure ( 300 . 400 ) according to claim 7, wherein said determining ( 304 . 402 ) of the desired trajectory ( 514 . 515 ), - splitting the takeover period ( 510 ) into a variety of phases ( 511 . 512 . 513 ) having a corresponding plurality of phase lengths; and determining a plurality of maximum amounts of delay for the plurality of phases ( 511 . 512 . 513 ), the maximum amount of delay for a first phase ( 511 ) is less than the maximum amount of delay for a second, first phase ( 511 ) subsequent, phase ( 512 ).

Procedure ( 300 . 400 ) according to claim 8, wherein - the plurality of phases ( 511 . 512 . 513 ) an initial phase ( 511 ), which coincides with the start of the acquisition period ( 510 ) begins; - the initial phase ( 511 ) the lowest maximum amount of delay of the plurality of phases ( 511 . 512 . 513 ) having; and - the desired trajectory ( 514 . 515 ) is determined such that the phase length of the initial phase ( 511 ) relative to the phase lengths of the one or more other phases ( 512 . 513 ) of the plurality of phases ( 511 . 512 . 513 ) is extended.

Procedure ( 300 . 400 ) according to one of claims 7 to 9, wherein - the cumulative cost function of one or more state variables of the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ) depends; and - the one or more state variables include one or more of: a position of the vehicle ( 100 ), a driving speed ( 501 ) of the vehicle ( 100 ), a deceleration of the vehicle ( 100 ), a jerk of the vehicle ( 100 ).

Procedure ( 300 . 400 ) according to one of claims 7 to 10, wherein the one or more constraints further comprise: - a position of an obstacle ( 101 ) on a trajectory of the vehicle ( 100 ); and / or - a maximum amount of a jerk of the vehicle ( 100 ) during the takeover period ( 510 ).

Procedure ( 300 . 400 ) according to one of the preceding claims, wherein - the initial state comprises: - a position of the vehicle ( 100 ) at the start time; and - the driving speed ( 501 ) of the vehicle ( 100 ) at the start time; The target final state comprises the position of the vehicle ( 100 ) at the end time; and - the driving speed ( 501 ) of the vehicle ( 100 ) at the end time; and or - the desired trajectory ( 514 . 515 ) a course of the driving speed ( 501 ) of the vehicle ( 100 ) in the longitudinal and / or transverse direction during the takeover period ( 510 ).

Procedure ( 300 . 400 ) according to one of the preceding claims, wherein the autonomous driving function the longitudinal and the transverse guidance of the vehicle ( 100 ).

Procedure ( 300 . 400 ) according to any one of the preceding claims, wherein - determining ( 304 . 402 ) of the desired trajectory ( 514 . 515 ), selecting the desired trajectory ( 514 . 515 ) from a list of predefined target trajectories ( 514 . 515 ), depending on the driving speed ( 501 ) of the vehicle ( 100 ) at the beginning time; and - the list of different target trajectories ( 514 . 515 ) for different driving speeds ( 501 ).