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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, eine autonome Fahreinheit für ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug, jeweils ausgebildet zum Durchführen eines derartigen Verfahrens.
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Als selbstfahrendes Kraftfahrzeug (manchmal auch autonomes Landfahrzeug) bezeichnet man ein Auto oder anderes Kraftfahrzeug, das eine autonome Fahreinheit aufweist und das daher ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers fahren, steuern und einparken kann (hochautomatisiertes Fahren). Dann kann der Fahrersitz leer bleiben; eventuell sind Lenkrad, Brems- und Gaspedal nicht vorhanden. Unter den Begriff „selbstfahrendes Kraftfahrzeug“ fallen des Weiteren auch Lastkraftwagen, landwirtschaftliche Zugmaschinen und Militärfahrzeuge ohne Einfluss des Fahrers oder ganz ohne Fahrer.
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Autonome Kraftfahrzeuge können mit Hilfe verschiedener Sensoren ihre Umgebung wahrnehmen und aus den gewonnenen Informationen ihre Position und die anderer Verkehrsteilnehmer bestimmen, in Zusammenarbeit mit der Navigationssoftware einen Zielpunkt ansteuern und Kollisionen auf dem Weg vermeiden.
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Selbstfahrende Kraftfahrzeuge sind besonders für ältere Menschen von Vorteil, die sonst nicht mehr in der Lage sind, z.B. kritische Verkehrssituationen zu meistern. Dies betrifft besonders ältere Menschen, die in ländlichen Gegenden wohnen und bei Besorgungen des täglichen Lebens auf ein Kraftfahrzeug angewiesen sind. Hierbei handelt es sich um häufig frequentierte Wege, da die entsprechenden Zielpunkte regelmäßig angesteuert werden. Auf der anderen Seite weisen gerade in ländlichen Gegenden die Straßen z.B. eine mangelhafte Kennzeichnung der Fahrbahnränder auf, was die Navigation selbstfahrender Kraftfahrzeug erschwert.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Wege aufzuzeigen, wie die Funktionszuverlässigkeit selbstfahrender Kraftfahrzeuge erhöht werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 8, durch eine autonome Fahreinheit nach Anspruch 9 und durch ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug nach Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines selbstfahrenden Kraftfahrzeugs umfasst die Schritte:
- – Abfahren einer Wegstrecke mit einem Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug von einem Kraftfahrzeugführer geführt wird,
- – Erfassen und Abspeichern von Wegstreckendaten während des Abfahrens der Wegstrecke mit dem Kraftfahrzeug, und
- – Abrufen und Heranziehen der Wegstreckendaten beim Abfahren der Wegstrecke durch das selbstfahrende Kraftfahrzeug, wobei das selbstfahrende Kraftfahrzeug von einer autonomen Fahreinheit geführt wird.
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Hierdurch wird erreicht, dass das selbstfahrende Kraftfahrzeug bzw. die autonomen Fahreinheit des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs eine Wegstrecke erst lernt bevor das selbstfahrende Kraftfahrzeug im autonomen Betriebsmodus diese Wegstrecke abfährt und so Informationen vorliegen, die ein zuverlässiges, autonomes Führen des Kraftfahrzeugs bspw. auch in ländlichen Gegenden mit Straßen mit fehlenden Fahrbahnmarkierungen ermöglichen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Wegstreckendaten von dem von einem Kraftfahrzeugführer geführten Kraftfahrzeug zu dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug übertragen werden. Es wird also bspw. zuerst eine Wegstrecke mit einem konventionellen, nicht-selbstfahrenden Kraftfahrzeug abgefahren, um einen Wegstreckendatensatz zu erzeugen. In einem weiteren Schritt werden diese Wegstreckendaten von dem nicht-selbstfahrenden Kraftfahrzeug zu dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug übertragen, z.B. mittels einer drahtlosen Funkverbindung. Dies kann dann sinnvoll sein, wenn das selbstfahrende Kraftfahrzeug gar nicht mehr für ein Führen durch einen Kraftfahrzeugführer eingerichtet ist und z.B. das Lenkrad fehlt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das von einem Kraftfahrzeugführer geführte Kraftfahrzeug das selbstfahrende Kraftfahrzeug ist. Dabei kann das selbstfahrende Kraftfahrzeug bzw. die autonome Fahreinheit die Wegstreckendaten erfassen und abspeichern. Es wird hier also zuerst mit dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug eine Wegstrecke abgefahren, wobei hier das Kraftfahrzeug von einem Kraftfahrzeugführer gelenkt wird. Entsprechend ist dieses Kraftfahrzeug sowohl selbstfahrend als auch konventionell durch einen Kraftfahrzeugführer lenkbar.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass Wegstreckendaten für eine Mehrzahl von Wegstrecken mit identischen Startpunkt und/oder Zielpunkt erfasst und abgespeichert werden. Startpunkt und Zielpunkt umfassen dabei geografische Koordinaten oder andere Bezeichnungen von Startpunkt und Zielpunkt, wie z.B. Stadt- und/oder Straßennamen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass zu Beginn einer Fahrt nach Eingabe eines Startpunkts und/oder Zielpunktes bei Auswahl einer Wegstrecke aus der Mehrzahl der Wegstrecken Verkehrsinformationen Die Verkehrsinformationen können auch Streckeninformationen umfassen. Bei den Streckeninformationen kann es sich um Daten betreffend Baustellen, Streckenschliessungen, Sperrungen, und/oder Räumdienste im Winter handeln. Z.B. Baustellen können die Sensordaten beeinflussen oder verändern, derart, dass sie ein automatisches Fahren negativ beeinflussen. So können verkehrsinformationsbedingte Abweichungen der Sensordaten berücksichtigt und kompensiert werden. berücksichtigt werden. So kann z.B. eine Straßensperre oder auch ein Stau berücksichtigt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Abfahren einer Wegstrecke mit dem selbstfahrenden Kraftfahrzeug unter Heranziehung der abgespeicherten Wegstreckendaten neue Wegstreckendaten erfasst und abgespeichert werden. Mit anderen Worten, es werden die Wegstreckendaten geupdated. Es werden also mit den Kraftfahrzeugsensoren neue Wegstreckendaten gewonnen, die alte bzw. veraltete Wegstreckendaten ersetzten. So können Veränderungen entlang der Wegstrecke berücksichtigt werden, wie z.B. bauliche Veränderungen, die die negativ Sensorsignale beeinflussen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Wegstreckendaten in einem Speicher des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs und/oder einer Cloud abgespeichert. Ein Rückgriff auf die im Speicher des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs abgespeicherten Wegstreckendaten ist auch ohne drahtlose Datenverbindung möglich. Die Cloud wird von sein einem oder auch mehreren Rechnern bzw. einem Netz bereitgestellt und muss sie sich nicht in der Nähe des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs befinden. Die Wegstreckendaten können durch die Cloud z.B. durch Passwortschutz nur Kraftfahrzeugführer zur Verfügung gestellt werden, oder die Wegstreckendaten werden öffentlich zur Verfügung gestellt. Durch den Rückgriff auf öffentliche Wegstreckendaten kann die Anzahl der Fahrten während einer Lernphase reduziert werden, da nicht jeder Kraftfahrzeugführer für sich selbst eine bestimmte Wegstrecke abfahren muss. Zugleich wird so die Mobilität erhöht.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Softwarekomponenten zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Eine erfindungsgemäße autonome Fahreinheit für ein Kraftfahrzeug ist dazu ausgebildet, Wegstreckendaten für eine bestimmte Wegstrecke einzulesen wobei die Wegstreckendaten auf dem Abfahren der bestimmten Wegstrecke beruhen. Außerdem umfasst die autonome Fahreinheit eine Steuereinheit, die einen Fahrmodus zum autonomen Abfahren der bestimmten Wegstrecke unter Zuhilfenahme der für diese Wegstrecke gespeicherten Wegstreckendaten aufweist. Die Wegstreckendaten können aus einem Speicher ausgelesen werden, der der autonomen Fahreinheit zugeordnet ist, und/oder die Wegstreckendaten werden aus einer Cloud ausgelesen, wobei hierzu der autonomen Fahreinheit eine entsprechende Schnittstelle zugeordnet ist.
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Wenn die Möglichkeit gegeben sein soll, die Wegstreckendaten mit dem die autonome Fahreinheit aufweisenden Kraftfahrzeug zu erfassen, umfasst die autonome Fahreinheit außerdem eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Wegstreckendaten während des Abfahrens der bestimmten Wegstrecke durch einen Kraftfahrzeugführer, und die Steuereinheit ist auch mit der Erfassungseinrichtung verbunden. Zudem weist die Steuereinheit dann einen Erfassungsmodus zum Erfassen und Speichern der Wegstreckendaten während des Abfahrens der bestimmten Wegstrecke durch den Kraftfahrzeugführer auf. Zusätzlich oder alternativ besteht die Möglichkeit, Wegstreckendaten, die während des Abfahrens der bestimmten Wegstrecke durch ein anderes Kraftfahrzeug gewonnen wurden, drahtgebunden, drahtlos oder mittels eines Datenträgers an die autonome Fahreinheit zu übertragen und in ihrem Speicher zu speichern.
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Die erfindungsgemäße autonome Fahreinheit ist zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, so dass die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erwähnten Eigenschaften und Vorteile auch für die erfindungsgemäße autonome Fahreinheit gelten.
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Ein erfindungsgemäßes selbstfahrendes Kraftfahrzeug ist mit einer erfindungsgemäßen autonomen Fahreinheit ausgestattet. Mit dem erfindungsgemäßen selbstfahrenden Kraftfahrzeug lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen, so dass die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erwähnten Eigenschaften und Vorteile auch für das erfindungsgemäße selbstfahrende Kraftfahrzeug gelten.
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Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel für ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen autonomen Fahreinheit.
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Mit Bezug auf 1 wird nachfolgend ein selbstfahrendes Kraftfahrzeug 12, bspw. in Form eines PKWs, mit einer erfindungsgemäßen autonomen Fahreinheit 1 beschrieben.
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Das eine erfindungsgemäße autonome Fahreinheit 1 weist eine Steuereinheit 2 auf, die mit einem Speicher 4 datenübertragend verbunden ist. Ferner ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die autonome Fahreinheit 1 dazu ausgebildet, drahtlos mit einer Cloud 14 Daten auszutauschen. Hierzu weist die autonome Fahreinheit 1 eine entsprechende Schnittstelle auf. Die Cloud 14 wird von einem oder auch mehreren Rechnern bzw. einem Netz bereitgestellt. Die Cloud 14 ist unabhängig von der autonomen Fahreinheit 1. Daher muss sie sich nicht in der Nähe der autonomen Fahreinheit 1 befinden. Ferner weist die autonome Fahreinheit 1 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schnittstelle 6 auf, um Verkehrsinformationen V einzulesen.
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Des Weiteren ist die Steuereinheit 2 dazu ausgebildet, einen über eine bspw. als Touchscreen, eine Sprecheingabeeinheit oder ein anderes eines HMI-Interface (HMI: Human Machine Interface, Mensch-Maschine-Interface) ausgebildete Eingabeeinrichtung 8 eingegebenen Zielpunkt Z und einen ggf. ebenfalls über die Eingabeeinrichtung 8 eingegebenen Startpunkt S einzulesen, z.B. in Form von GPS-Koordinaten. Die als HMI-Interface ausgebildete Eingabeeinrichtung 8 kann durch angezeigte Symbole kenntlich gemachte frei belegbare Speicherplätze aufweisen, denen bestimmte Zielpunkte Z zugeordnet werden können, wie z.B. die Adresse von Kindern des Kraftfahrzeugführers oder regelmäßig genutzte Einkaufsmöglichkeiten.
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In einem autonomen Fahrmodus der autonomen Fahreinheit 1 kann diese dann im Speicher 4 oder der Cloud 14 abgelegte Wegstreckendaten D einlesen und die Strecke zwischen dem Startpunkt S und dem Zielpunkt Z unter Zuhilfenahme der eingelesenen Wegstreckendaten D autonom abfahren.
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Die im Speicher 4 abgelegten Wegstreckendaten D können in einem Erfassungsmodus der autonomen Fahreinheit 1 gewonnen werden. In dem Erfassungsmodus wird die Wegstrecke von einem Kraftfahrzeugführer abgefahren. Dabei veranlasst die Steuereinheit 2 eine mit ihr verbundene Erfassungseinheit 10 während des Abfahrens der Wegstrecke durch den Kraftfahrzeugführer die Wegstreckendaten D zu erfassen. Die erfassten Wegstreckendaten D speichert die Steuereinheit 2 dann im Speicher 4 ab.
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Das Abfahren der Wegstrecke durch einen Kraftfahrzeugführer im Erfassungsmodus kann als eine Lernphase der autonomen Fahreinheit 1 angesehen werden. Während dieser Lernphase, in der zumindest eine Wegstrecke nach Eingabe des Startpunkts S und des Zielpunkts Z durch Führen von einem Kraftfahrzeugführer abgefahren wird, werden die Wegstreckendaten D von der Erfassungseinrichtung 10, die bspw. auf Fahrzeugsensoren zugreifen kann oder eigene Sensoren umfassen kann, erfasst. Als Sensoren kommen zum Beispiel optische Sensoren und/oder Radarsensoren und/oder LIDAR-Sensoren, etc. des Kraftfahrzeugs, oder der Erfassungseinrichtung 10 in Frage. Die erfassten Wegstreckendaten D werden dann zusammen mit einer Zuordnung zu dem Startpunkt S und dem Zielpunkt Z im Speicher 4 oder der Clould 14 abgespeichert. Die Wegstreckendaten D können als eine Art spezifische Karte der Strecke zwischen Startpunkt S und dem Zielpunkt Z angesehen werden.
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Alternativ kann auch vorgesehen sein, mit einem zweiten Kraftfahrzeug die Wegstrecken zwischen dem Startpunkt S und dem Zielpunkt Z abzufahren und dabei die Wegstreckendaten D zu erfassen und aufzuzeichnen. Nach Beendigung der Fahrt werden dann die Wegstreckendaten D vom den zweiten Kraftfahrzeug zusammen mit einer Zuordnung zu dem Startpunkt S und dem Z in den Speicher 4 des ersten, selbstfahrenden Kraftfahrzeugs, z.B. über eine drahtlose Funkverbindung, übertragen. Zusätzlich oder alternativ können die Wegstreckendaten D auch in der Cloud 14 abgespeichert werden und entweder nur dem Kraftfahrzeugführer z.B. passwortgeschützt zur Verfügung gestellt werden, oder die Wegstreckendaten D werden öffentlich zur Verfügung gestellt. Durch den Rückgriff auf öffentliche Wegstreckendaten D kann die Anzahl der Fahrten während einer Lernphase reduziert werden, da nicht jeder Kraftfahrzeugführer für sich selbst eine bestimmte Wegstrecke abfahren muss. Zugleich wird so die Mobilität erhöht.
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Es können mehrere Wegstrecken zwischen einem identische Startpunkt S und einem identischen Zielpunkt Z abgefahren werden und so der Wegstreckendatensatz D bzw. die spezifische Karte der Strecke zwischen Startpunkt S und dem Zielpunkt Z quasi um mehrere, alternative Routen erweitert werden.
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Nach Ende der Lernphase gibt nun ein Nutzer des selbstfahrenden Kraftfahrzeugs mittels einer Eingabeeinrichtung, z.B. mittels der Eingabeeinrichtung 8 zumindest das Zielpunkt Z der Fahrt ein, wenn das selbstfahrende Kraftfahrzeug 12 zur autonomen Standortbestimmung und damit zur Bestimmung des Startpunkts S ausgebildet ist. Andernfalls erfolgt zusätzlich die Eingabe des Startpunkts S.
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Auf die Eingabe oder Ermittlung des Startpunkts S und die Eingabe des des Zielpunkts Z hin liest die Steuereinheit 2 den Speicher 4 oder der Cloud 14 aus und ermittelt die zu dem Startpunkt S und dem Zielpunkt Z gehörenden Wegstreckendaten D. Dabei können die abrufbaren Wegstreckendaten D des Speichers 4 kraftfahrzeugführerbezogen oder öffentlich sein. Fahrerbezogene Daten sind personengebunden, während öffentliche Daten für jedermann zugänglich sind, so dass im letzten Fall eine größere Auswahl an Wegstreckendaten D besteht. Wenn mehrere Wegstreckendaten D vorliegen, die den Startpunkt S mit dem Zielpunkt Z verbinden, liest die Steuereinheit 2 zusätzlich über die Schnittstelle 6 Verkehrsinformationen V ein und wertet diese dahingehend aus, ob z.B. eine Straße, die den Startpunkt S mit dem Zielpunkt Z verbindet, gesperrt ist oder dort mit einer staubedingten Verzögerung zu rechnen ist. Wenn dies der Fall ist wählt die Steuereinheit 2 unter Berücksichtigung der Verkehrsinformationen V eine geeignete den Startpunkt S und Zielpunkt Z verbindende Route aus.
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Während der Fahrt greift die Steuereinheit 2 auf die Wegstreckendaten D zurück, um das Kraftfahrzeug 12 autonom zum Zielpunkt Z zu lenken. Ferner wird überwacht, ob Verkehrsinformationen V vorliegen, die z.B. aufgrund einer Straßensperre oder eines Staus eine Routenänderung erforderlich machen. In diesem Fall wird von der Steuereinheit 2 nach einer alternativen Route gesucht.
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Die Verkehrsinformationen umfassen im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch Streckeninformationen. Bei den Streckeninformationen handelt es sich um Daten betreffend Baustellen, Streckenschliessungen, Sperrungen, und/oder Räumdienste im Winter. Eine Baustellen kann die Sensordaten beeinflussen oder verändern, derart, dass sie ein automatisches Fahren negativ beeinflussen. So können verkehrsinformationsbedingte Abweichungen der Sensordaten berücksichtigt und kompensiert werden.
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Zusätzlich ist vorgesehen, dass während des automatischen Abfahrens der Wegstrecke die Wegstreckendaten D aktualisiert (gegeupdated) werden. Es werden also mit den Kraftfahrzeugsensoren der Erfassungseinrichtung 10 neue Wegstreckendaten D gewonnen, die alte Wegstreckendaten D ersetzten. So können Veränderungen entlang der Wegstrecke berücksichtigt werden, die die Sensorsignale beeinflussen.
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Somit wird durch das Abfahren einer Wegstrecke zwischen einem Startpunkt S und einem Zielpunkt Z, um Wegstreckendaten D zu erhalten, und das Heranziehen dieser Wegstreckendaten D beim autonomen Abfahren der Wegstrecke ein zuverlässiges, autonomes Führen des Kraftfahrzeugs 12 durch eine autonome Fahreinheit 1 auch in ländlichen Gegenden und bei mit Straßen mit fehlenden Fahrbahnmarkierungen ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- autonome Fahreinheit
- 2
- Steuereinheit
- 4
- Speicher
- 6
- Schnittstelle
- 8
- Eingabeeinrichtung
- 10
- Erfassungseinrichtung
- 12
- Kraftfahrzeug
- 14
- Cloud
- D
- Wegstreckendaten
- S
- Startpunkt
- V
- Verkehrsinformationen
- Z
- Zielpunkt