DE102022211167A1

DE102022211167A1 - Computerimplementiertes Verfahren zum Wechseln einer Steuerfunktion eines Fahrzeuges zwischen einem Fahrer und einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102022211167A1
Application number: DE102022211167.2A
Authority: DE
Inventors: Sven Frieder Herrmann; Norbert Schneider; Liza Christine Dixon
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2022-10-21
Publication date: 2024-05-02
Also published as: US20240132115A1; US20240227866A9; CN118358593A

Abstract

Computerimplementiertes Verfahren zum Wechseln einer Steuerfunktion eines Fahrzeuges zwischen einem Fahrer und einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren zum Steuern des Fahrzeuges, wobei ein abgespeichertes Fahrerprofil erfasst wird, wobei ein Zustand des Fahrers und/oder einen Zustand des Fahrzeuges und/oder einen Zustand des Steuerverfahrens erfasst werden, wobei abhängig vom Fahrerprofil und abhängig von dem Zustand des Fahrers und/oder dem Zustand des Fahrzeuges und/oder dem Zustand des Steuerverfahrens ein Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren durchgeführt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Wechseln einer Steuerfunktion eines Fahrzeuges zwischen einem Fahrer und einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren eines Fahrzeuges, ein Verfahren zum Erlernen eines Fahrerprofils, eine Recheneinheit, die ausgebildet ist, das Verfahren auszuführen, und ein Computerprogramm.
Stand der Technik
Aus US 2021/0061299 A1 ist ein Verfahren zum Umschalten zwischen einem autonomen Steuerverfahren und einem manuellen Steuerverfahren eines Fahrzeuges bekannt, wobei beim Umschalten berücksichtigt wird, ob der Fahrer bereit ist, das manuelle Steuerverfahren auszuführen.
Offenbarung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Wechseln einer Steuerfunktion eines Fahrzeuges zwischen einem Fahrer und einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren eines Fahrzeuges bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein computerimplementiertes Verfahren zum Wechseln einer Steuerfunktion eines Fahrzeuges zwischen einem Fahrer und einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren eines Fahrzeuges gelöst, das ausgebildet ist, ein Fahrzeug wenigstens teilautomatisiert, insbesondere vollautomatisiert, zu steuern.
Es wird ein computerimplementiertes Verfahren zum Wechseln einer Steuerfunktion eines Fahrzeuges zwischen einem Fahrer und einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren zum Steuern des Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei ein abgespeichertes Fahrerprofil erfasst wird, wobei ein Zustand des Fahrers und/oder einen Zustand des Fahrzeuges und/oder einen Zustand des Steuerverfahrens erfasst werden, wobei abhängig vom Fahrerprofil und abhängig von dem Zustand des Fahrers und/oder dem Zustand des Fahrzeuges und/oder dem Zustand des Steuerverfahrens ein Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren durchgeführt wird. Zudem kann abhängig vom Fahrerprofil und abhängig von dem Zustand des Fahrers und/oder dem Zustand des Fahrzeuges und/oder dem Zustand des Steuerverfahrens ein Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren unterbunden werden. Die Steuerfunktion kann z.B. eine Längs- und/oder eine Querführung des Fahrzeuges darstellen, Es können jedoch auch andere Funktionen des Fahrzeuges mit der Steuerfunktion gesteuert werden.
Je nachdem, welches Fahrerprofil abgespeichert ist, wird die Anfrage für die Übergabe und/oder die Anfrage für die Übernahme der Steuerfunktion unterschiedlich ausgeführt.
Auf diese Weise ist es möglich, ein Fahrerprofil, das voreingestellt sein kann oder das während des Betriebes des Fahrzeuges erlernt wird, bei einem Übergang der Verantwortung für die Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren zu berücksichtigen. Dadurch ist es möglich, ein individuelles Fahrerprofil bei der Anfrage für eine Übernahme einer Steuerfunktion und/oder bei der Anfrage für eine Übergabe einer Steuerfunktion zu berücksichtigen. Dadurch kann das Verfahren an Wünsche des Fahrers angepasst werden. Beispielsweise kann vom Fahrer durch eine Auswahl oder eine Eingabe ein von mehreren vorgegebenen Fahrerprofilen ausgewählt werden. Zudem kann das Fahrerprofil durch ein erlerntes Verhalten des Fahrers erlernt werden und/oder ein vorgegebenes Fahrerprofil angepasst werden. Durch die Verwendung eines Fahrerprofils kann das Verfahren verbessert werden. Insgesamt kann der Bedienkomfort für den Fahrer erhöht werden.
In einer Ausführungsform wird bei dem Wechsel der Steuerfunktion des Fahrzeuges zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren zum Steuern des Fahrzeuges eine gespeicherte Konfliktsituation berücksichtigt, die einen Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren verbietet oder erfordert. Die Konfliktsituation wird durch einen vorgegebenen Zustand des Fahrers und/oder einen vorgegebenen Zustand des Fahrzeuges und/oder durch einen vorgegebenen Zustand des Steuerverfahrens beschrieben. Auf diese Weise ist es möglich, bekannte oder ermittelte Konfliktsituationen auch individuell für einen bestimmten Fahrer zu berücksichtigen, um einen an den Fahrer individuell angepassten Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren zu erreichen. Die Konfliktsituation kann vorgegeben oder während des Betriebes des Fahrzeuges ermittelt werden. Die Konfliktsituation kann festlegen, dass ein Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Steuerverfahren und dem Fahrer gewünscht oder erforderlich oder nicht gewünscht oder verboten ist. Die Konfliktsituation kann durch einen vorgegebenen Zustandsbereich des Fahrers und/oder einen vorgegebenen Zustandsbereich des Fahrzeuges und/oder durch einen vorgegebenen Zustandsbereich des Steuerverfahrens beschrieben werden. Dadurch wird eine Vereinfachung des Verfahrens erreicht.
In einer Ausführungsform wird die Häufigkeit der Anfragen für eine Übernahme der Steuerfunktion, die gerade vom Fahrer ausgeführt wird, und/oder eine Häufigkeit der Anfragen für eine Übergabe der Steuerfunktion an den Fahrer, wobei die Steuerfunktion gerade vom Steuerverfahren ausgeführt wird, festgelegt. Somit können Fahrer, die länger oder öfter in einem Selbstfahrmodus, d.h. in einem manuellen Fahrmodus ohne Unterstützung durch das teilautomatisierte Steuerverfahren fahren möchten, eine bessere Anpassung des gewünschten Steuerverfahrens erreichen. Zudem können Fahrer, die länger oder öfter in dem wenigstens teilweise automatisierten Fahrmodus oder in einem vollautomatisierten Fahrmodus fahren wollen, eine bessere Anpassung des Steuerverfahrens erleben. Auf diese Weise wird die Zufriedenheit des Fahrers und damit die vom Fahrer gewünschte Entlastung bzw. Unterstützung beim Steuern des Fahrzeuges durch das Steuerverfahren verbessert. Sportliche Fahrer wünschen z.B. möglichst lange oder möglichst häufig einen Selbstfahrmodus, wohingegen entspanntere Fahrer möglichst häufig oder möglichst lange ein wenigstens teilautomatisiertes Steuerverfahren des Fahrzeuges wünschen. Somit können die verschiedenen Fahrerwünsche in Form von verschiedenen Fahrerprofilen vom Steuerverfahren berücksichtigt werden.
In einer weiteren Ausführungsform können mithilfe verschiedener Fahrerprofile verschiedene Zustände des Fahrzeuges festgelegt werden, bei denen das Steuerverfahren Anfragen für eine Übernahme einer Steuerfunktion, die gerade vom Fahrer ausgeführt wird, und/oder Anfragen für eine Übergabe einer Steuerfunktion an den Fahrer, die vom Verfahren ausgeführt wird, durchführt.
Die Zustände des Fahrzeuges sind beispielsweise durch das Fahrerprofil voreingestellt oder werden abhängig von einem Verhalten des Fahrers beim Betrieb des Fahrzeuges erlernt. Beispielsweise kann als Zustand des Fahrzeuges eine Ortsposition des Fahrzeuges oder eine Straßensituation im Bereich des Fahrzeuges sein, die abhängig vom Fahrerprofil für die Anfrage einer Übernahme der Steuerfunktion und/oder für die Anfrage einer Übergabe der Steuerfunktion berücksichtigt wird.
Beispielsweise kann ein Fahrer bevorzugen, dass die wenigstens teilautomatisierte Steuerung des Fahrzeuges mithilfe des Steuerverfahrens nur auf Autobahnen oder nur auf Autobahnen und auf Landstraßen erfolgt. Zudem kann ein Fahrer bevorzugen, wenn das wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren nicht bei Einmündungen in eine Straße oder eine Ausfahrt aus einer Straße, bei einer Einfahrt in eine Kreuzung usw. aktiv ist, sondern dass bei diesem Zustand des Fahrzeuges die Steuerfunktion vom Fahrer selbst im Selbstfahrmodus ausgeführt wird. Weiterhin kann als Zustand des Fahrzeuges angesehen werden, dass eine Sicherheit für eine sichere Erkennung der Fahrzeugumgebung über einem festgelegten Sicherheitswert wie beispielsweise 80 % liegt. Liegt die Wahrscheinlichkeit für die sichere Erkennung der Umgebung des Fahrzeuges unter dem Schwellwert, so kann gemäß dem abgespeicherten Fahrerprofil die Steuerfunktion des Fahrzeuges vom Fahrer selbst im Selbstfahrmodus ausgeführt werden.
Abhängig vom Fahrerprofil kann der Schwellwert auch bei anderen Werten wie beispielsweise 90% oder 70% liegen.
In einer weiteren Ausführungsform wird bei einer Anfrage für eine Übernahme einer Steuerfunktion, die vom Fahrer ausgeführt wird, oder bei der Anfrage für eine Übergabe einer Steuerfunktion an den Fahrer, die gerade vom Steuerverfahren ausgeführt wird, geprüft ob ein vorgegebener Zustand des Fahrzeuges vorliegt, bei dem der angefragte Wechsel gewünscht wird oder erlaubt ist. Die Anfrage für die Übergabe und/oder die Anfrage für die Übernahme der Steuerfunktion wird ausgeführt, wenn der vorgegebene Zustand des Fahrzeuges vorliegt. Auf diese Weise kann eine sehr spezifische Festlegung der Durchführung der Anfragen für eine Übernahme und/oder eine Übergabe der Steuerfunktion erreicht werden. Beispielsweise kann der Zustand des Fahrzeuges eine Umgebung des Fahrzeuges betreffen, in dem sich das Fahrzeug bewegt, insbesondere die Anzahl von Fahrspuren der Fahrbahn, auf dem sich das Fahrzeug bewegt, das Vorhandensein von Fahrbahnmarkierungen, das Vorhandensein von Fahrbahnbegrenzungen (z.B. bauliche Trennung der Richtungsfahrstreifen) im Bereich des Fahrzeuges, eine Wettersituation, wie Regen, Schnee, Eisglätte im Bereich des Fahrzeuges, eine Geschwindigkeit des Fahrzeuges, eine Beschleunigung des Fahrzeuges in Längs- und/oder Querrichtung und/oder eine Stufe des teilautomatisierten Steuerverfahrens, insbesondere eine Stufe 2 bis Stufe 5 automatisierte Steuerung darstellen.
In einer weiteren Ausführungsform werden abhängig vom Fahrerprofil bei verschiedenen Zuständen des Fahrers die Anfragen für die Übernahme der Steuerfunktion, die gerade vom Fahrer ausgeführt wird, und/oder die Anfragen für eine Übergabe einer Steuerfunktion an den Fahrer, die vom Verfahren ausgeführt wird, ausgeführt. Als Zustand des Fahrers kann wenigstens einer der folgenden Werte erfasst werden, die vom Fahrer ausgeübt werden: Lenkmoment, Lenkwinkel, Druck auf Bremspedal oder alternative Eingabemethoden wie z.B. mithilfe eines Joysticks zur Übermittlung eines Verzögerungswunsches, Betätigungssituation des Gaspedals oder alternative Eingabemethoden wie z.B. mithilfe eines Joysticks zur Übermittlung eines Beschleunigungswunsches, Lautstärke der Stimme des Fahrers insbesondere bei akustischer Steuerung einer Funktion des Fahrzeuges, Bewegungsverhalten der Arme und/oder des Kopfes des Fahrers, Bewegungsverhalten bei einer Gestensteuerung, Sitzposition oder Liegeposition des Fahrers, Neigungswinkel des Oberkörpers des Fahrers, Blickrichtung des Fahrers, Anzahl und/oder Frequenz des Schließens der Augen des Fahrers, Gesundheitszustand des Fahrers wie beispielsweise Puls, Blutdruck, Körpertemperatur, Drogenkonzentration wie z.B. Alkoholkonzentration des Fahrers und/oder Wachzustand oder Schlafzustand des Fahrers.
Ein Zustand des Steuerverfahrens kann dem Grad der Automatisierung, d.h. einer der Stufen 1 bis 5 der Automatisierung entsprechen. Zudem kann der Zustand des Steuerverfahrens einem sicheren Zustand oder einem unsicheren Zustand entsprechen, wobei im sicheren Zustand eine korrekte Funktion des Steuerverfahrens vorliegt und im unsicheren Zustand eine nicht korrekte Funktion des Steuerverfahrens bzw. eine situationsunangemessene Funktion vorliegt. Weiterhin kann ein unsicherer Zustand des Steuerverfahrens vorliegen, wenn das Steuerverfahren außerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereiches (Funktionsbereiches) des Fahrzeuges betrieben wird. Zudem wird der Zustand des Steuerverfahrens als unsicher bewertet, wenn die Funktion der Recheneinheit und/oder der Steuereinheit und/oder des Steuerverfahrens und/oder der Sensoren des Fahrzeuges und/oder das Kontrollsystem als unsicher eingestuft werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird bei einer Anfrage für eine Übernahme einer Steuerfunktion, die vom Fahrer ausgeführt wird, oder bei einer Anfrage für eine Übergabe einer Steuerfunktion an den Fahrer, die vom Steuerverfahren ausgeführt wird, überprüft, ob ein durch das Fahrerprofil vorgegebener Zustand des Fahrers für den angefragten Wechsel vorliegt. Die Anfrage für die Übergabe und/oder die Übernahme der Steuerfunktion wird ausgeführt, wenn der vorgegebene Zustand des Fahrers vorliegt, bei dem eine Anfrage für die Übergabe und/oder die Übernahme der Steuerfunktion durch das Steuerverfahren gewünscht wird.
Das Fahrerprofil kann in einer Ausführungsform während des Betriebes des Fahrzeuges ermittelt und abgespeichert werden. Dabei wird beispielsweise überprüft, in welchen Zuständen des Fahrers und/oder bei welchen Zuständen des Fahrzeuges und/oder bei welchen Zuständen des Fahrzeuges der Fahrer eine Übernahme der Steuerfunktion, die vom Verfahren ausgeführt wird, vom Verfahren anfragt, oder in welchen Situationen der Fahrer eine Übergabe der Steuerfunktion, die vom Verfahren ausgeführt wird, übernimmt. Die dabei erfassten Zustände des Fahrers und/oder die erfassten Zustände des Fahrzeuges werden verwendet, um das Fahrerprofil festzulegen.
Beispielsweise kann ein Fahrer abhängig vom Wochentag oder von der Tageszeit eine unterschiedlich starke Unterstützung von dem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren des Fahrzeuges wünschen. So kann beispielsweise ein Fahrer zwischen 20 Uhr und 6 Uhr eine möglichst weitgehende Steuerung des Fahrzeuges durch das wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren wünschen. Dagegen kann der Fahrer beispielsweise zwischen 6 Uhr und 20 Uhr eine möglichst geringe Unterstützung beim Steuern des Fahrzeuges durch das wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren wünschen. Zudem kann der Fahrer beispielsweise eine möglichst gute Unterstützung beim Steuern des Fahrzeuges durch das wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren wünschen, wenn der Fahrer müde ist oder einen schlechten Gesundheitszustand aufweist. Zudem kann der Fahrer am Wochenende weniger Unterstützung durch das wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren wünschen im Vergleich zu einem der Arbeitstage von Montag bis Freitag.
In einer weiteren Ausführungsform bietet das Verfahren abhängig vom Fahrerprofil bei Erreichen verschiedener Funktionsgrenzen des wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahrens die Übergabe der Steuerfunktion des Fahrzeuges, die von dem wenigstens teilautomatisierten Verfahren ausgeführt wird, dem Fahrer an. Somit kann abhängig vom Fahrerprofil schon bei einem relativ großen Abstand zu einer Funktionsgrenze das Verfahren die Übergabe die Steuerfunktion des Fahrzeuges dem Fahrer anbieten oder erst beim tatsächlichen Erreichen der Funktionsgrenze.
Es wird ein computerimplementiertes Verfahren zum Ermitteln eines Fahrerprofils für die Durchführung eines Wechsels einer Steuerfunktion eines Fahrzeuges zwischen einem Fahrer und einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren zum Steuern des Fahrzeuges vorgeschlagen, wobei während des Betriebes des Fahrzeuges bei einer Anfrage des Steuerverfahrens und/oder bei einer Anfrage des Fahrers für einen Wechsel der Steuerfunktion überprüft wird, ob der Wechsel zustande kommt oder nicht, und wobei ein Zustand des Fahrers und/oder ein Zustand des Fahrzeuges und/oder ein Zustand des Steuerverfahrens zusammen mit der Anfrage des Steuerverfahrens und/oder der Anfrage des Fahrers für den Wechsel der Steuerfunktion und die Information, ob der Wechsel zustande kam oder nicht im Fahrerprofil abgespeichert werden. Dadurch kann das Fahrerprofil während des Betriebes ermittelt und/oder ergänzt werden. Beispielsweise kann auf diese Weise ermittelt werden, bei welchen Zuständen des Fahrers und/oder bei welchen Zuständen des Fahrzeuges und/oder bei welchen Zuständen des Steuerverfahrens der Fahrer einen Wechsel annimmt. Zudem kann auf diese Weise ermittelt werden, bei welchen Zuständen des Fahrers und/oder bei welchen Zuständen des Fahrzeuges und/oder bei welchen Zuständen des Steuerverfahrens der Fahrer einen Wechsel nicht annimmt. Dadurch können während des Betriebes des Fahrzeuges auch individuell für den jeweiligen Fahrer Konfliktsituationen ermittelt werden. Die abgespeicherten Konfliktsituationen, bei denen der Fahrer den Wechsel ablehnt, werden vom Steuerverfahren bei zukünftigen Anfragen berücksichtigt. Somit verzichtet das Steuerverfahren z.B. beim weiteren Betrieb des Fahrzeuges bei Konfliktsituationen auf die Anfrage nach einem Wechsel der Steuerfunktion.
In einer weiteren Ausführung bietet das Steuerverfahren bei Erreichen einer Funktionsgrenze (operational design domain) die Übergabe der Steuerfunktion dem Fahrer an, wobei überwacht wird, ob der Fahrer die Übergabe annimmt oder nicht, wobei wenigstens ein Zustand des Fahrers und/oder wenigstens ein Zustand des Fahrzeuges erfasst werden, wobei als Fahrerprofil der erfasste Zustand des Fahrers und/oder der erfasste Zustand des Fahrzeuges abgespeichert werden, und wobei die Information abgespeichert wird, ob der Fahrer die Übergabe der Steuerfunktion angenommen hat oder nicht. Somit können insbesondere im Bereich der Funktionsgrenze der wenigstens teilautomatisierten Steuerfunktion Konfliktsituationen ermittelt werden, bei denen der Fahrer einen Wechsel der Steuerfunktion wünscht oder nicht möchte.
Beispielsweise kann als Fahrerprofil eine Gruppe von Zuständen des Fahrers und/oder ein Wertebereich von Zuständen des Fahrzeuges abgespeichert werden, bei denen der Fahrer die Übernahme der Steuerfunktion des Fahrzeuges annimmt und/oder die Übergabe der Steuerfunktion an das Steuerverfahren erlaubt.
In einer weiteren Ausführungsform wird als Zustand des Fahrers wenigstens einer der folgenden Zustände erfasst, die vom Fahrer erzeugt werden: Lenkmoment durch den Fahrer, Lenkwinkel durch den Fahrer, Druck des Fahrers auf das Bremspedal, Betätigungszustand des Gaspedals durch den Fahrer, die Lautstärke der Stimme des Fahrers insbesondere bei akustischer Steuerung des Fahrzeuges, Bewegungsverhalten des Fahrers insbesondere bei einer Gestensteuerung des Fahrzeuges, Sitzposition des Fahrers, Blickrichtung des Fahrers, Anzahl und/oder Frequenz des Schließens der Augen des Fahrers, Gesundheitszustand des Fahrers, insbesondere Blutdruck, Puls, Temperatur des Fahrers, Drogenkonsum, insbesondere Alkoholisierung des Fahrers, Müdigkeitszustand, insbesondere Wachzustand oder Schlafzustand des Fahrers usw. Die Längsführung (Beschleunigung/Bremsen) und die Querführung können auch mit alternativen Eingabemethoden wie beispielsweise einen Joystick erfolgen. Auch diese Eingabesituationen durch den Fahrer können als Zustand des Fahrers erfasst werden.
Durch die Berücksichtigung dieser Zustände des Fahrers kann eine verbesserte Unterstützung des Fahrers mithilfe des wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahrens erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird als Zustand des Fahrzeuges wenigstens einer der folgenden Informationen erfasst: Ortsposition des Fahrzeuges wie z.B. innerhalb einer Ortschaft oder Stadt, auf einer Landstraße, auf einer Autobahn, in einem Tunnel usw., Straßensituation im Bereich des Fahrzeuges, insbesondere Einmündung in eine Straße oder Ausfahrt aus einer Straße oder Einfahrt in eine Kreuzung, Anzahl der Fahrspuren der Straße, auf der sich das Fahrzeug bewegt, Vorhandensein von Fahrbahnmarkierungen, Vorhandensein von Fahrbahnbegrenzungen, Wettersituation im Bereich des Fahrzeuges, wie zum Beispiel Regen, Schnee, Eis, Windstärke, Geschwindigkeit des Fahrzeuges, Beschleunigung des Fahrzeuges in Längsrichtung und/oder in Querrichtung. Durch die Berücksichtigung dieser Zustände des Fahrzeuges kann ein verbessertes Fahrerprofil ermittelt und abgespeichert werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird bei Erreichen verschiedener Abstände zu der Funktionsgrenze des wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahrens die Übergabe der Steuerfunktion des Fahrzeuges dem Fahrer angeboten, wobei überwacht wird, bei welchem Abstand zu der Funktionsgrenze der Fahrer die Übergabe annimmt oder nicht. Der erfasste Abstand zu der Funktionsgrenze, bei der der Fahrer die Übergabe annimmt, wird im Fahrerprofil abgespeichert oder zur Bildung des Fahrerprofils verwendet. Auf diese Weise können die Konfliktsituationen präziser erfasst werden.
Zudem wird eine Recheneinheit vorgeschlagen, die ausgebildet ist, die beschriebenen Verfahren auszuführen.
Weiterhin wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, das Befehle aufweist, die bei einem Ablaufen auf einer Recheneinheit die beschriebenen Verfahren ausführen.
Weitere, die Erfindung erläuternde und verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert.
Kurze Beschreibung der Figuren
In den Figuren zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges;
2 eine schematische Erläuterung der Funktion des beschriebenen Verfahrens mit einem Blockschaltbild;
3 eine schematische Darstellung einer Teilfunktion des Verfahrens mithilfe eines zweiten Blockschaltbildes;
4 einen ersten Verfahrensablauf zur Durchführung des Verfahrens;
5 einen zweiten Verfahrensablauf zur Durchführung des Verfahrens;
6 einen weiteren Verfahrensablauf, bei dem eine Übergabe aus dem manuellen Steuern der Steuerfunktion des Fahrzeuges zu einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren der Steuerfunktion des Fahrzeuges erfolgt;
7 einen weiteren Verfahrensablauf, bei dem das Steuern des Steuerfunktion des Fahrzeuges beim Steuerverfahren verbleibt;
8 einen weiteren Verfahrensablauf, bei dem sich das Fahrzeug im Startpunkt in einem wenigstens teilautomatisierten Steuermodus befindet; und
9 ein Verfahren, bei dem ein Fahrerwunsch aufgrund eines Fahrerprofils vorhergesagt und berücksichtigt wird, um den Komfort des Fahrers zu erhöhen und eine Konfliktsituation zu meiden.

Ausführungsformen der Erfindung
Ein wenigstens teilautomatisiertes Steuerverfahren für eine Steuerfunktion eines Fahrzeuges kann z.B. eine Längs- und/oder Querführung eines Fahrzeuges umfassen. Dabei kann das Steuerverfahren wenigstens eine der Stufen Stufe 1 bis Stufe 5 (SAE, J3016, 202104) ausführen, wobei in Stufe 1 der Fahrer das Fahrzeug in Bezug auf die Längsdynamik und die Richtung alleine steuert und ab Stufe 2 von dem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren in der Längs- und/oder der Querführung zunehmend unterstützt wird und ab Stufe 5 die Längs- und die Querführung des Fahrzeuges vollständig von dem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren ohne Einfluss des Fahrers gesteuert werden. Das wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren reicht somit von einem assistierten Betreiben, einem teilautomatisierten Betreiben, einem hochautomatisierten Betreiben bis zu einem vollautomatisierten Betreiben der Längs- und der Querführung des Fahrzeuges. Somit kann beispielsweise im Stufe 2 das wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren die Beschleunigung des Fahrzeuges in Längsrichtung und/oder die Lenkung des Fahrzeuges in Querrichtung steuern und bei einem Eingriff des Fahrers beispielsweise durch Betätigung des Brems- oder Gaspedals oder durch eine Bewegung des Lenkrades die Steuerung auf eine manuelle Steuerung durch den Fahrer übergehen.
Im Folgenden werden die Fahrmodi Stufe 0 bis Stufe 5 kurz erläutert:

Der Fahrer überwacht den Fahrbereich in Stufe 0 bis Stufe 2.

Stufe 0: Keine Automatisierung
Der Fahrer übernimmt die fahrdynamische Aufgabe, auch wenn unterstützende Systeme (z. B. ABS oder ESP) vorhanden sind.

Quer- und Längsführung: Fahrer
Überwachung der Umgebung: Fahrer
Rückfallebene für dynamische Fahraufgabe: keine
Fahrmodus: keine

Stufe 1 Fahrerassistenz
(Assistenzsysteme) Fahrmodusabhängige Übernahme der Lenkung oder der Beschleunigung/Verzögerung durch ein Fahrerassistenzsystem unter Verwendung von Informationen über die Fahrumgebung in der Erwartung, dass der Fahrer alle übrigen Aspekte der dynamischen Fahraufgabe übernimmt.

Quer- und Längsführung: Fahrer und System
Überwachung der Umgebung: Fahrer
Rückfallebene für dynamische Fahraufgabe: Fahrer
Fahrmodus: einige Fahrmodi

Stufe 2 Teilautomatisierung
(Teilautomatisierung) Fahrmodusabhängige Übernahme von Lenkung und Beschleunigung/Verzögerung durch ein oder mehrere Fahrerassistenzsysteme unter Verwendung von Informationen über die Fahrumgebung in der Erwartung, dass der Fahrer alle übrigen Aspekte der fahrdynamischen Aufgaben übernimmt.

Quer- und Längsführung: Fahrerassistenzsysteme
Umgebungsüberwachung: Fahrer
Rückfallebene für dynamische Fahraufgaben: Fahrer
Fahrmodus: einige Fahrmodi,

Stufe 3 bis 5: System überwacht Fahrbereich
Stufe 3: Bedingte Automatisierung
(Bedingte Automatisierung) Fahrmodusabhängige Ausführung aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe durch ein automatisiertes Fahrsystem in der Erwartung, dass der Fahrer auf Aufforderungen zum Eingreifen reagiert.

Quer- und Längsführung: Fahrerassistenzsysteme
Umgebungsüberwachung: Fahrerassistenzsysteme
Fallback Stufe für dynamische Fahraufgaben: Fahrer
Fahrmodus: einige Fahrmodi

Stufe 4 Hochautomatisierung
(Hochautomatisierung) Fahrmodus-spezifische Ausführung aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe durch ein automatisiertes Fahrsystem, wobei nicht erwartet wird, dass der Fahrer auf die Aufforderung zum Eingreifen reagiert. Ohne menschliches Eingreifen lenkt das Fahrzeug weiter auf automatisierte Weise.
Quer- und Längsführung: automatisiertes Fahrsystem
Umgebungsüberwachung: automatisiertes Fahrsystem
Rückfallebene für dynamische Fahraufgaben: automatisiertes Fahrsystem Fahrmodus: einige Fahrmodi
Stufe 5 Vollautomatisierung
(Vollautomatisierung) vollständige Ausführung aller Aspekte der dynamischen Fahraufgabe durch ein automatisiertes Fahrsystem, das alle Fahrbahn- und Umgebungsbedingungen wie ein menschlicher Fahrer kontrolliert.

Quer- und Längsführung: automatisiertes Fahrsystem
Umgebungsüberwachung: automatisiertes Fahrsystem
Rückfallebene für dynamische Fahraufgabe: automatisiertes Fahrsystem Fahrmodus: alle Fahrmodi

Ein automatisiertes Steuern der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges in Stufe 3 kann beispielsweise darin bestehen, dass in einer spezifischen Situation, wie beispielsweise dem Fahren auf einer Autobahn, dem Fahren auf einen Parkplatz, dem Überholen eines Fahrzeuges usw. für einen gewissen Zeitraum eine Längs- und/oder eine Querführung des Fahrzeuges automatisch gesteuert wird. Der Fahrer des Fahrzeuges muss selbst nicht manuell die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges steuern. Jedoch muss der Fahrer das automatische Steuern der Längs- und/oder Querführung dauerhaft überwachen, um bei Bedarf manuell eingreifen zu können. Der Fahrer muss jederzeit zur vollständigen Übernahme der Kraftfahrzeugführung bereit sein.
Das vorgeschlagene computerimplementierte Verfahren, das das Fahrzeug wenigstens teilautomatisiert gemäß einem der Stufe 2 bis 5 steuern kann, berücksichtigt bei einer Anfrage für eine Übernahme der Steuerfunktion vom Fahrer oder bei einer Anfrage für eine Übergabe der Steuerfunktion an den Fahrer, ein abgespeichertes Fahrerprofil für die Anfrage der Übergabe und/oder der Übernahme der Steuerfunktion, d.h. den Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer, d.h. Bedienelementen des Fahrers, und dem Steuerverfahren.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 1, das in Form eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist und auf einer Straße 2 fährt. Das Fahrzeug 1 weist eine Recheneinheit 3 auf, die mit einem Datenspeicher 4 und Sensoren 5 verbunden ist. In der Figur ist beispielhaft nur ein Sensor 5 dargestellt. Es können jedoch eine Vielzahl von Sensoren vorgesehen sein, die sowohl einen Zustand des Fahrers und/oder einen Zustand des Fahrzeuges erfassen können. Es können Kameras, Mikrofone, Temperaturmesser, Pulsmesser, Blutdruckmesser usw. vorgesehen sein, um einen Zustand des Fahrers zu erfassen. Zudem können diese Daten von einem mobilen Gerät wie einem Mobiltelefon oder einer intelligenten Uhr erfasst und an eine Schnittstelle der Recheneinheit übermittelt werden. Weiterhin kann das Fahrzeug über eine Ortungseinrichtung wie ein GPS-System 14 und über eine digitale Karte 15 für das Straßennetz verfügen.
Weiterhin ist ein Fahrer 6 vorgesehen, der auf einem Fahrzeugsitz 7 sitzt und z.B. mit seinen Händen ein Lenkrad 8 und über seine Füße ein Gaspedal 9 und ein Bremspedal 10 bedienen kann, um die Längs- und die Querführung des Fahrzeuges zu steuern. Je nach Ausführungsform des Fahrzeugs 1 können anstelle des Lenkrads 8, des Gaspedals 9 und des Bremspedals 10 auch andere Steuerschnittstellen, z.B. Mensch-Maschine-Schnittstellen zur Steuerung der Längs- und/oder Querführung eines Fahrzeugs, vorhanden sein. So kann beispielsweise eine Gestensteuerung und/oder eine akustische Steuerung und/oder eine haptische Steuerung der Fahrtrichtung des Fahrzeugs und/oder der Beschleunigung und/oder Verzögerung des Fahrzeugs vorgesehen sein.
Im Datenspeicher 4 ist ein Programm zur Ausführung eines computerimplementierten Verfahrens abgelegt, das wenigstens eine teilautomatisierte Steuerung der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges z.B. gemäß einem der beschriebenen Stufe 2 bis 4 ausführen kann, wenn das Programm von der Recheneinheit 3 abgearbeitet wird. Dazu steht die Recheneinheit 3 mit Aktoren 12 in Verbindung, mit denen eine Lenkung und/oder eine Bremse und/oder ein Antriebsmotor des Fahrzeuges zur Steuerung der Längs- und/oder der Querführung des Fahrzeuges angesteuert werden kann. Zudem ist wenigstens eine Benutzerschnittstelle 13 vorgesehen, die mit der Recheneinheit 3 in Verbindung steht. Die Benutzerschnittstelle 13 ist z.B. dazu vorgesehen, um optisch und/oder akustisch und/oder haptisch eine Anfrage an den Fahrer auszugeben und/oder eine Eingabe des Fahrers aufzunehmen. Die Benutzerschnittstelle 13 kann als Bildschirm, als Touchscreen, als Mikrofon und/oder als Lautsprecher und/oder als Kamera mit einer Gestenerkennung und/oder als jede andere Art von Schnittstelle ausgebildet sein.
Das Computerprogramm 11 kann mehrere Unterprogramme, wie zum Beispiel ein Überwachungsprogramm, ein Sicherheitsmodul, ein Fahrermodul, ein Fahrzeugüberwachungsprogramm und/oder ein Steuerverfahren aufweisen bzw. mit mehreren Unterprogrammen kommunizieren, die ebenfalls im Datenspeicher 4 abgespeichert sind und von der Recheneinheit 3 ausgeführt werden. Das Computerprogramm 11 kann aber auch selbst das Überwachungsprogramm, das Sicherheitsmodul, das Fahrermodul usw. ausführen.
Das Steuerverfahren weist wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren zum Steuern wenigstens einer Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges auf. Zudem können die Funktionen des Computerprogramms 11 sowie der Unterprogramme, wie zum Beispiel des Überwachungsprogramms, des Sicherheitsmoduls, des Fahrermoduls, des Steuerverfahrens und/oder des Fahrzeugüberwachungsprogramms in Form von elektronischen Schaltungen 16 ausgebildet sein. Die elektronischen Schaltungen 16 sind mit der Recheneinheit 3 verbunden.
2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Überblick über die Funktionsweise der Steuerung eines Fahrzeuges. Im Folgenden wird, soweit nichts anderes explizit ausgeführt ist, unter einem Steuerverfahren ein Steuerverfahren für die Steuerung einer Funktion des Fahrzeuges, insbesondere die Steuerung einer Längs- und/oder einer Querführung des Fahrzeuges verstanden.
In einem Steuerblock 600 ist ein schematischer Aufbau einer Steuerung eines Fahrzeuges mit einer möglichen Steuerung durch den Fahrer und/oder einer möglichen Steuerung durch ein wenigstens teilautomatisiertes Steuerverfahren, das z.B. als Steuerprogramm 400 realisiert ist. Eine Steuereinheit 28 empfängt Signale von Sensoren 5, erste Steuersignale von Eingabemitteln 29, die vom Fahrer betätigt werden und/oder zweite Steuersignale, die vom Steuerprogramm 400 erzeugt werden. Bei den Eingabemitteln kann es sich zum Beispiel um eine Kamera und ein Gestenerkennungsprogramm handeln. Außerdem können die Eingabemittel als Schalter, Regler und/oder Touchscreen ausgeführt sein, die direkt vom Fahrer bedient werden können. Eingabemittel 29 können zudem Sensoren umfassen, die z.B. folgende Eingaben des Fahrers erfassen: Lenkradwinkel, Lenkradmoment, Betätigung der Bremse und/oder Betätigung des Gaspedals und/oder eine Spracheingabe. Zudem kann ein Eingabemittel auch eine Benutzerschnittstelle umfassen, die eine haptische, akustische und/oder optische Eingabe des Fahrers erfasst.
Zudem empfängt die Steuereinheit 28 ein Kontrollsignal 27 eines Kontrollsystems 30. Die Steuereinheit 28 erzeugt abhängig von den Signalen der Sensoren 5, abhängig von den ersten und/oder den zweiten Steuersignalen und abhängig von dem Kontrollsignal 27 des Kontrollsystems 30 Ansteuersignale 32 zum Steuern von Aktoren 31 wenigstens zur Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges. Dazu kann die Steuereinheit 28 auf entsprechende Steuerprogramme zugreifen, die im Datenspeicher 4 abgelegt sind. Die Aktoren 31 steuern z.B. eine Leistung eines Motors des Fahrzeuges, und/oder eine Leistung einer Bremse des Fahrzeuges und/oder eine Lenkung des Fahrzeuges. Abhängig vom Kontrollsignal 27 berücksichtigt die Steuereinheit 28 die ersten Steuersignale der Eingabemittel 29 und/oder die zweiten Steuersignale des Steuerprogramms 400. Das Steuerprogramm 400 führt das Steuerverfahren aus. Zudem kann das Steuerprogramm 400 das Steuerverfahren darstellen und/oder in Form eines Steuermoduls ausgebildet sein.
Das Kontrollsystem 30 empfängt erste Anfragen 21 des Fahrers 6 und/oder zweite Anfragen 22 des Steuerprogramms 400. Der Fahrer 6 kann durch eine entsprechende Betätigung von Eingabemitteln des Fahrzeugs oder die Betätigung der Benutzerschnittstelle eine erste Anfrage 21 erzeugen. Die zweiten Anfragen 22 des Steuerprogramms 400 werden von der Recheneinheit 3 erzeugt, auf der das Steuerprogramm 400 abläuft. Das Kontrollsystem 30 kann als weitere Recheneinheit ausgebildet sein oder von der Recheneinheit 3 ausgeführt werden.
Die ersten Anfragen 21 können Anfragen des Fahrers für einen Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren (Steuerprogramm 400), d.h. für eine Übernahme einer Steuerfunktion des Fahrzeuges, die vom Steuerverfahren ausgeführt wird, oder Anfragen des Fahrers für eine Übergabe der Steuerfunktion an das Steuerverfahren, die vom Fahrer ausgeführt wird, darstellen. Die Steuerfunktion kann eine Längs- und/oder eine Querführung des Fahrzeuges steuern.
Die zweiten Anfragen 22 können Anfragen des Steuerverfahrens (Steuerprogramms 400) für eine Übernahme der Steuerfunktion, die vom Fahrer ausgeführt wird, oder Anfragen des Steuerverfahrens für eine Übergabe der Steuerfunktion des Fahrzeuges an den Fahrer, die vom Verfahren ausgeführt wird, darstellen. Die Steuerfunktion kann eine Längs- und/oder eine Querführung des Fahrzeuges steuern.
Die ersten und die zweiten Anfragen 21, 22 werden an das Kontrollsystem 30 übermittelt. Das Kontrollsystem 30 steht mit einem Sicherheitsmodul 200 und mit einem Fahrermodul 300 in Verbindung. Das Sicherheitsmodul kann in Form einer elektronischen Schaltung und/oder in Form eines Computerprogramms ausgebildet sein. Das Fahrermodul kann als elektronische Schaltung und/oder als Computerprogramm ausgebildet sein. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auf das Sicherheitsmodul 200 auch verzichtet werden. Das Sicherheitsmodul 200 kann die Sicherheit der Funktionsweise der Recheneinheit 3 und/oder der Steuereinheit 28 und/oder des Steuerprogramms 400 und/oder eine sichere Funktion der Sensoren 5 überwachen. Dazu können vorgegebene Testverfahren abgespeichert sein, mit denen die sichere Funktion der Recheneinheit 3 und/oder der Steuereinheit 28 und/oder des Steuerprogramms 400 und/oder eine sichere Funktion der Sensoren 5 überprüft werden können. Anhand des oder der Bewertungen der sicheren Funktion der Recheneinheit 3 und/oder der Steuereinheit 28 und/oder des Steuerprogramms 400 und/oder eine sichere Funktion der Sensoren 5 wird nach einem festgelegten Verfahren ein Sicherheitswert 23 für die korrekte und sichere Funktion des Steuerverfahrens zur Steuerung einer Funktion des Fahrzeuges ermittelt werden.
Das Sicherheitsmodul 200 gibt wenigstens einen Sicherheitswert 23 an das Kontrollsystem 30 aus. Der Sicherheitswert 23 gibt beispielsweise an, wie zuverlässig das Steuerprogramm 400 von der Recheneinheit 3 ausgeführt wird. Zudem kann der Sicherheitswert 23 anzeigen, wie sicher, d.h. wie verlässlich, eine Umgebung des Fahrzeugs mithilfe der Sensoren 5 erfasst wird. Zur Ermittlung des Sicherheitswertes sind entsprechende Bewertungsprogramme im Datenspeicher abgelegt, die von der Recheneinheit ausgeführt werden. Der Sicherheitswert 23 kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen, wobei ein Wert kleiner gleich 0,5 einen unsicheren Zustand und ein Wert größer als 0,5 einen sicheren Zustand des Steuerverfahrens festlegt.
Beispielsweise kann es innerhalb des Sicherheitsprogramms 200 ein Sicherheitsüberwachungsmodul 201 und ein Sicherheitsauswertungsmodul 202 geben. Das Sicherheitsüberwachungsmodul 201 empfängt Eingaben zu einem Status des Steuerungssystems 400, insbesondere des Steuerverfahrens, und des Fahrerprogramms 300, den das Sicherheitsauswertemodul 202 entweder als normal, d. h. innerhalb eines sicheren und akzeptablen Betriebsparameters, oder als gefährdet, d. h. bei Überschreitung eines vordefinierten Schwellenwerts, einstuft. Das Sicherheitsüberwachungsmodul 201 und das Sicherheitsauswertungsmodul 202 kann als Softwareprogramm und/oder Hardwareschaltung ausgeführt sein.
Weiterhin erhält das Kontrollsystem 30 vom Fahrermodul 300 einen Vorhersagewert 24. Der Vorhersagewert 24 hängt beispielsweise von einem erlernten oder einem abgespeicherten Fahrerprofil und/oder von einem Zustand des Fahrers ab. Dazu greift das Fahrermodul 300 auf ein abgespeichertes Fahrerprofil 25 zu, das beispielsweise im Datenspeicher 4 gespeichert ist. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann der Vorhersagewert 24 nur vom Fahrerprofil 25 gebildet werden. Der Vorhersagewert 24 kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen, wobei ein Wert zwischen 0 und 0,5 und 0,5 bestimmt, dass der Fahrer möglichst keine oder wenig Unterstützung durch das Steuerprogramm 400 für die Steuerfunktion des Fahrzeugs wünscht. Der Vorhersagewert 24 mit einem Wert größer als 0,5 legt fest, dass der Fahrer möglichst viel Unterstützung durch das Steuerprogramm 400 für die Steuerfunktion des Fahrzeugs wünscht. Je größer der Vorhersagewert 24 ist, umso größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Fahrer eine Unterstützung durch das Steuerprogramm 400 für die Steuerfunktion des Fahrzeugs wünscht. Abhängig von der gewählten Ausführung können verschiedene Schwellwerte wie z.B. 0,5 oder 0,75 für den Vorhersagewert 24 eingestellt werden, bei deren Überschreiten das Steuerprogramm 400 aktiv eine Übernahme der Steuerfunktion des Fahrzeuges vom Fahrer 6 auf das Steuerprogramm 400 anfragt.
Zudem kann das abgespeicherten Fahrerprofil 25 während des Betriebes des Fahrzeuges mithilfe von Sensoren 5 ermittelt werden. Dabei können wenigstens ein Zustand des Fahrers und/oder wenigstens ein Zustand des Fahrzeuges während einer Übergabe und/oder einer Übernahme einer Steuerfunktion des Fahrzeuges zwischen dem Fahrer 6 und dem Steuerprogramm 400 erlernt werden.
Als Zustand des Fahrers kann wenigstens einer der folgenden Parameter erfasst werden: Lenkmoment durch den Fahrer, Lenkwinkel durch den Fahrer, Druck auf Bremspedal durch den Fahrer, Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, Lautstärke der Stimme des Fahrers, Bewegungsverhalten des Fahrers, insbesondere bei einer Gestensteuerung durch den Fahrer, Sitzposition des Fahrers, Blickrichtung des Fahrers, Anzahl und/oder Frequenz eines Schließens der Augen des Fahrers, Gesundheitszustand des Fahrers, Wachzustand des Fahrers und/oder Schlafzustand des Fahrers.
Als Zustand des Fahrzeuges kann wenigstens einer der folgenden Parameter erfasst werden: Ortsposition des Fahrzeuges, Straßensituation im Bereich des Fahrzeuges, insbesondere Einmündung in eine Straße, Ausfahrt aus einer Straße, Einfahrt in eine Kreuzung, Anzahl der Fahrspuren der Straße im Bereich des Fahrzeuges, Vorhandensein von Fahrbahnmarkierungen, Vorhandensein von Fahrbahnbegrenzungen, Wettersituation im Bereich des Fahrzeuges, insbesondere Regen, Schnee, Windstärke, Geschwindigkeit des Fahrzeuges, Beschleunigung des Fahrzeuges in Längsrichtung und/oder in Querrichtung.
Als erlerntes Fahrerprofil 25 wird beispielsweise erfasst, bei welchen Zuständen des Fahrers und/oder bei welchen Zuständen des Fahrzeuges ein Fahrer eine Anfrage für die Übernahme der Steuerfunktion des Fahrzeuges vom Steuerverfahren auf den Fahrer ausgibt und/oder der Fahrer bei einer Anfrage durch das computerimplementierte Verfahren die Übergabe der Steuerfunktion des Fahrzeuges vom Steuerverfahren auf den Fahrer annimmt. Diese Daten werden beispielsweise im Datenspeicher 4 abgelegt und können ein erlerntes Fahrerprofil darstellen oder ein abgespeichertes Fahrerprofil ändern. Vorzugsweise kann aus den abgespeicherten Daten ein Fahrerprofil nach vorgegebenen Verfahren ermittelt werden.
Das Kontrollsystem 30 entscheidet in Abhängigkeit von den Anforderungen 21, 22 und in Abhängigkeit von dem Sicherheitswert 23 und/oder dem Vorhersagewert 24, ob der Fahrer und/oder ob das Steuerprogramm 400 die Steuerfunktion des Fahrzeugs steuern soll.
Zu diesem Zweck erzeugt das Steuerungssystem 30 ein Steuersignal 27. Das Steuersignal 27 kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen. Ein Wert von 0 bedeutet, dass der Fahrer die volle Kontrolle über die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs hat. Ein Steuersignal 27 mit einem Wert von 1 bestimmt, dass das Steuerprogramm 400 die volle Kontrolle über die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeugs hat. Ein Steuersignal 27 mit einem Wert von 0,5 legt fest, dass der Fahrer und das Steuerprogramm 400 jeweils eine Teilkontrolle über die Steuerfunktion des Fahrzeugs haben.
Das Kontrollsignal 27 wird an die Steuereinheit 28 übermittelt. Zudem kann das Kontrollsystem 30 abhängig von dem Sicherheitswert 23 und/oder von dem Vorhersagewert 24 entscheiden, ob die Steuerfunktion wenigstens teilweise oder vollständig von dem Fahrer auf das Steuerprogramm 400 oder umgekehrt übertragen wird oder nicht.
Das Kontrollsystem 30 gibt ein entsprechendes Kontrollsignal 27 an die Steuereinheit 28 weiter. Die Steuereinheit 28 steuert abhängig von Steuersignalen der Eingabemittel 29, die vom Fahrer betätigt werden, und/oder abhängig von Steuersignalen des Steuerprogramms 400 und abhängig von dem Kontrollsignal 27 nach vorgegebenen Verfahren die Längs- und/oder eine Querführung des Fahrzeuges mithilfe von entsprechenden Aktoren 31 des Fahrzeuges.
In Abhängigkeit von dem Wert des Steuersignals, d.h. abhängig davon, ob der Fahrer 6 oder das Steuerprogramm 400 die Verantwortung und die Berechtigung für die Steuerfunktion des Fahrzeuges aufweist, berücksichtigt die Steuereinheit 28 die Steuerwerte der Eingabemittel 29, die vom Fahrer betätigt werden, und/oder die Steuerbefehle des Steuerprogrammes 400.
Die Steuereinheit 28 führt in Abhängigkeit vom Wert des Steuersignals 27 eine der Stufen 0 bis 5 (SAE, J3016, 202104) als Steuerstrategie aus, um die Steuerwerte der vom Fahrer betätigten Eingabemittel 29 und/oder die Steuerbefehle des Steuerprogramms 400 zu nutzen. Der Steuereinheit kann einen Speicher aufweisen, wobei in dem Speicher bestimmte Wertebereiche des Steuersignals 27 einem bestimmten der Level 0 bis 5 zugeordnet sind.
Die Steuereinheit 28 gibt entsprechende Steuersignale an die Aktoren 31 des Fahrzeuges aus. Zudem können Sensorsignale von Sensoren 5 des Fahrzeuges von der Steuereinheit 28 berücksichtigt werden.
3 zeigt in einer schematischen Darstellung eine detailliertere Funktionsweise des Fahrermoduls 300. Das Fahrermodul 300 verfügt über ein Überwachungsprogramm 310, das aktive Eingaben des Fahrers z.B. über Eingabemittel und/oder ein passives Verhalten des Fahrers, insbesondere ein Zustand des Fahrers, erfasst. Als aktive Eingaben und passives Verhalten des Fahrers kann wenigstens einer der folgenden Parameter erfasst werden: Lenkmoment durch den Fahrer, Lenkwinkel durch den Fahrer, Druck auf Bremspedal durch den Fahrer, Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, Lautstärke der Stimme des Fahrers, Bewegungsverhalten des Fahrers, insbesondere bei einer Gestensteuerung durch den Fahrer, Sitzposition des Fahrers, Blickrichtung des Fahrers, Anzahl und/oder Frequenz eines Schließens der Augen des Fahrers, Gesundheitszustand des Fahrers, Wachzustand des Fahrers und/oder Schlafzustand des Fahrers.
Zudem erfasst das Überwachungsprogramm 310 auch den Zustand des Fahrzeuges. Als Zustand des Fahrzeuges kann wenigstens einer der folgenden Parameter erfasst werden: Ortsposition des Fahrzeuges, Straßensituation im Bereich des Fahrzeuges, insbesondere Einmündung in eine Straße, Ausfahrt aus einer Straße, Einfahrt in eine Kreuzung, Anzahl der Fahrspuren der Straße im Bereich des Fahrzeuges, Vorhandensein von Fahrbahnmarkierungen, Vorhandensein von Fahrbahnbegrenzungen, Wettersituation im Bereich des Fahrzeuges, insbesondere Regen, Schnee, Windstärke, Geschwindigkeit des Fahrzeuges, Beschleunigung des Fahrzeuges in Längsrichtung und/oder in Querrichtung.
Zudem kann der Zustand des Fahrzeuges und/oder des Steuerverfahrens beispielsweise mit dem Sicherheitsprogramm 200 erfasst werden, in welchen wenigstens teilautomatisierten Modus sich das Fahrzeug befindet, d.h. z.B. welcher der autonomen Fahrmodi Stufe 2 bis Stufe 5 des Steuerverfahrens aktiv ist.
Die erfassten Daten des Überwachungsprogramms 310 werden einer Bewertungseinheit 301 zugeführt. Die Bewertungseinheit 301 kann als Softwareprogramm oder als Hardwareschaltung ausgebildet sein. Die Bewertungseinheit 301 greift auf eine Datenbank 302 zu. Die Datenbank 302 steht mit wenigstens einem Fahrerprofil 303 in Verbindung. Das Fahrerprofil 303 kann ein erlerntes und/oder vorgegebenes Fahrerprofil 303 sein. Der Fahrer kann über entsprechende Eingabemittel des Fahrzeuges bevorzugte Einstellungen des Fahrerprofils 303 vornehmen oder eines von mehreren vorgegebenen Fahrerprofilen auswählen.
Die Bewertungseinheit 301 ermittelt abhängig von den Daten der Datenbank 302, d.h. insbesondere abhängig von dem Fahrerprofil 303 und den Daten des Überwachungsprogramms 310 mithilfe eines Vorhersagemoduls 304 beispielsweise zu welchen Zeiten, bei welchen Zuständen des Fahrzeuges und/oder bei welchen Zuständen des Fahrers der Fahrer eine automatisierte Steuerung der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges durch das Steuerprogramm 400 wünscht oder nicht bzw. bei welchen Zuständen des Fahrzeuges und/oder des Fahrers der Fahrer eine Übergabe oder eine Übernahme einer Steuerfunktion der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges zwischen dem Fahrer des Fahrzeuges und dem wenigstens teilautomatisierten Verfahren zum Ausführen der Steuerfunktion der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges in der Vergangenheit durchgeführt hat. Basierend auf dieser Information wird der Vorhersagewert 24 gebildet, der an das Kontrollsystem 30 übermittelt. Vorzugsweise kann zudem eine personalisierte Anpassung einer Benutzerschnittstelle im Fahrzeug erfolgen und/oder eine entsprechende Ausgabe an den Fahrer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 305 durchgeführt werden.
Das Fahrerverhalten des Fahrers wird beispielsweise vorhergesagt, wenn eine Interaktion des Fahrers mit dem Fahrzeug beobachtet wird, oder wenn z.B. die Geolokalisierung darauf hinweist, dass es notwendig ist, den Automatisierungsmodus zu ändern und dem Fahrer die Kontrolle über eine Steuerfunktion zu überlassen bzw. zu übernehmen. Auf der Grundlage der Datenbank werden Kontextinformationen verwendet, um das Fahrerverhalten vorherzusagen, z. B. anhand der Häufigkeit eines bestimmten Verhaltensmusters des Fahrers unter ähnlichen Bedingungen, z. B. wie oft der Fahrer versucht hat, die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen. Basierend auf den Geolokalisierungs- und Routeninformationen des Navigationssystems wird z.B. ein Gebiet angefahren, von dem bekannt ist, dass der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug regelmäßig in der Vergangenheit beim Befahren des Gebietes übernommen hat. In diesem Fall wird dem Fahrer die Kontrolle über die Steuerung des Fahrzeuges, insbesondere der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges, angeboten.
4 zeigt einen schematischen Programmablauf für den Fall, dass sich das Fahrzeug in einem automatisierten Fahrmodus befindet, aber dennoch Steuereingaben des Fahrers detektiert werden. Dies wird als potentieller Konflikt erkannt. Beim Start bei Programmpunkt 600 wird das Fahrzeug also automatisiert (zum Beispiel Stufe 4) vom Steuerprogramm 400 in der Längs- und Querführung gesteuert wird. Bei Programmpunkt 601 erfasst die Recheneinheit 3 Eingaben durch den Fahrer. Die Eingaben können beispielsweise in Form eines vorgegebenen Lenkradwinkels, eines vorgegebenen Lenkradmomentes, einer vorgegebenen Betätigung der Bremse und/oder einer vorgegebenen Betätigung des Gaspedals und/oder einer entsprechenden Spracheingabe zur Änderung der Steuerung des Fahrzeuges mithilfe verschiedener Sensoren erfasst werden.
Daraufhin erkennt bei einem folgenden Programmpunkt 602 die Recheneinheit, dass der Fahrer die Steuerung des Fahrzeuges von dem Steuerprogramm 400 übernehmen möchte. Dabei wird vorzugsweise eine weitere Eingabe des Fahrers über Eingabemittel überwacht und mithilfe von Sensoren ausgewertet. Bei einem folgenden Programmpunkt 603 erfasst die Recheneinheit ein Verhalten des Fahrers, das heißt einen Zustand des Fahrers, beispielsweise aufgrund von aktiven und passiven Eingaben durch den Fahrer mithilfe des Fahrermoduls 300 und speichert diese Daten in der Datenbank 302 ab. Zudem erfasst die Recheneinheit über weitere Sensoren einen Zustand des Fahrzeuges, eine Ortsposition des Fahrzeuges und/oder weitere Umgebungsparameter des Fahrzeuges und speichert diese ebenfalls in der Datenbank 302 ab.
Bei einem folgenden Programmpunkt 604 werden diese abgespeicherten Daten als Konfliktdaten im Datenspeicher gekennzeichnet und für weitere Analysen berücksichtigt. Die Konfliktdaten zeigen eine Situation an, bei der der Fahrer keine automatisierte Steuerung (zum Beispiel Stufe 4) in der Längs- und Querführung vom Steuerprogramm 400 wünscht. In einer weiteren Ausführungsform können die Konfliktdaten eine Situation anzeigen, in der die Eingabe des Fahrers unbeabsichtigt war (z. B. eine unbeabsichtigte Lenkeingabe) oder im Widerspruch zum aktuellen sicheren Fahrzustand des Steuerprogramms 400 stand. Beim folgenden Programmpunkt 605 endet das Verfahren.
5 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Verfahren zur Vorhersage eines Konfliktes. Dieses Verfahren wird vom Vorhersagemodul 304 ausgeführt. Das Fahrzeug befindet sich beim Start bei Programmpunkt 700 in einem manuellen Modus, bei dem das Fahrzeug vom Fahrer durch entsprechende Eingaben in der Längs- und/oder Querführung gesteuert wird, oder in einem wenigstens teilweise automatisierten Modus, bei dem die Längs- und/oder die Querführung des Fahrzeuges von dem Steuerprogramm 400 gesteuert wird.
Bei einem folgenden Programmpunkt 701 wird die Ortsposition des Fahrzeuges und/oder der Fahrmodus und/oder der Zustand des Fahrers und/oder andere Umgebungsinformationen mit Konfliktdaten der Datenbank 302 verglichen. Beispielsweise wird in Schritt 701 ein Muster von Werten (z. B. Geolage des Fahrzeugs, aktueller Fahrerstatus usw.) mit bestehenden Mustern in der Musterdatenbank 302 verglichen, die eine Konfliktsituation darstellen. Diese Musterdatenbank kann in Bezug auf die Häufigkeit von z.B. Kontrollübernahmen ausgewertet werden (basierend auf zuvor erkannten und aufgezeichneten Konflikten). Ein Beispiel: Die aktuelle Geolokation wird mit bekannten Geolokationen verglichen, die mit Konflikten in der Datenbank assoziiert sind. Nähert sich das Fahrzeug der bekannten Geolokation eines Konflikts, können weitere Maßnahmen eingeleitet werden. Ergibt diese Überprüfung bei einem folgenden Programmpunkt 702, dass die Aufrechterhaltung des manuellen Fahrmodus eine hohe Wahrscheinlichkeit für einen Konflikt mit dem Wunsch des Fahrers beinhaltet, so wird zu Programmpunkt 703 verzweigt. Ein Konflikt kann beispielsweise durch eine direkte Interaktion (siehe ) und/oder durch Anwendung von Kontextinformationen beim Vergleich mit der Datenbank (siehe ) festgestellt werden. Wenn sich die erste Anfrage 21 des Fahrers und/oder das Fahrerprogramm 300 an einer Funktionsgrenze des Steuerverfahrens oder des Steuerprogramms 400 und/oder in einem gefährlichen Zustand, der vom Sicherheitsprogramm 200 überprüft wird, befindet, wird ein Konflikt erkannt. Ein Konflikt kann zudem erkannt werden, wenn eine festgelegte Konfliktsituation vorliegt.
Bei dem Programmpunkt 703 sucht das Kontrollsystem 30 nach einem Fahrzustand mit einem niedrigeren Konfliktpotential basierend auf den Daten der Datenbank 302 und vorzugsweise weiteren Umgebungsinformationen. In Schritt 703 wird in der Musterdatenbank 302 nach einem Fahrzustand mit einem niedrigeren Konfliktpotential gesucht. Es wird ein Fahrzustand mit einem niedrigeren Konfliktpotential gefunden, wenn der Konfliktwert der Musterdatenbank in der Auswerteeinheit 301 kleiner ist als der aktuelle Konfliktwert von 702. Anschließend wechselt das Kontrollsystem 30 in einen Fahrzustand mit dem niedrigeren Konfliktpotential bei Programmpunkt 704. Der neue Fahrzustand kann z.B. den Wechsel der Steuerfunktion vom Fahrer zum Steuerverfahren oder vom Steuerverfahren zum Fahrer erfordern. Bei einem folgenden Programmpunkt 705 endet das Verfahren.
6 zeigt einen Verfahrensablauf, bei dem eine Übergabe aus dem manuellen Steuern des Fahrzeuges zu einem wenigstens teilautomatisierten Steuern des Fahrzeuges erfolgt. Das Fahrzeug befindet sich beim Start bei Programmpunkt 800 in einem manuellen Steuerzustand, bei dem die Längs- und/oder die Querführung des Fahrzeuges vom Fahrer gesteuert wird. Bei einem folgenden Programmpunkt 801 werden eine Ortsposition des Fahrzeuges und/oder ein Zustand des Fahrzeuges und/oder ein Zustand des Fahrers und/oder andere Zusatzinformationen mithilfe verschiedener Sensoren erfasst.
Bei einem folgenden Programmpunkt 802 erkennt die Recheneinheit 3, dass sich der Fahrer in einem Zustand befindet, in dem ein automatisiertes Steuern der Steuerfunktion des Fahrzeuges gemäß einem der Stufen 2 bis 5 des automatisierten Fahrens, insbesondere der Längs- und/oder der Querführung des Fahrzeuges gemäß dem Fahrerprofil und/oder gemäß einem sicheren Zustand, der von dem Sicherheitsprogramm 200 vorgegeben wird. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn sich der Fahrer in einem schlechten Gesundheitszustand befindet, der Fahrer schläft und/oder der Fahrer unaufmerksam ist.
In einem folgenden Programmpunkt 803 überprüft das Kontrollsystem 30, ob eine wenigstens teilautomatisierte Steuerung des Fahrzeuges, insbesondere eine hochautomatisierte Steuerung des Fahrzeuges wie eine Stufe 4 Steuerung, beispielsweise abhängig von der Ortsposition des Fahrzeuges, abhängig vom Zustand des Fahrzeuges und insbesondere abhängig vom Fahrerprofil des Fahrzeuges möglich und/oder gewünscht ist. Die Aktivierung des automatisierten Steuerverfahrens (Fahrsystems) ist zunächst eine Aufgabe des Steuerprogramms 400, das anhand von Geolokalisierungsdaten, Sensor- und automatisiertem Fahrsystemstatus usw. feststellt, ob das System aktiviert werden kann. Die Anforderungen des Kontrollprogramms 400 sollten erfüllt sein, bevor es aktiviert werden kann. Zu den Variablen, die in Programmschritt 803 überprüft werden, gehören z. B. der Ort, an dem die Stufe 4 der Betriebsdomäne beginnt oder bevorsteht, gesetzliche Vorschriften, der Fahrzustand (z. B. eine Sicherheitsbedrohung), der Zustand des Fahrers (z. B. der Fahrer ist ungeeignet, die manuelle oder teilautomatisierte Steuerung fortzusetzen) usw. Die Aktivierung der Stufe 4 wird ebenfalls vom Steuersystem 30 durch Eingaben des Sicherheitsprogramms 200 und des Fahrerprogramms 300 bestimmt.
Bei einem folgenden Programmpunkt 804 initiiert die Recheneinheit eine Übergabe wenigstens eines Teils der Steuerfunktion des Fahrzeuges, d.h. die Längs- und/oder die Querführung des Fahrzeuges vom Fahrer auf das Steuerprogramm 400, wenn dies abhängig vom Zustand des Fahrzeuges und insbesondere abhängig vom Fahrerprofil des Fahrzeuges möglich und/oder gewünscht ist. Zudem kann der Fahrer von dem Übergang der Steuerverantwortung vom Fahrer auf das Steuerprogramm 400 durch eine entsprechende Ausgabe eine Benutzerschnittstelle, insbesondere optisch, haptisch oder akustisch, informiert werden. Bei einem Programmpunkt 805 endet das Programm.
7 zeigt ein Verfahren, bei dem das teilautomatisierte Steuern der Längs- und/oder der Querführung des Fahrzeuges beim Steuerprogramm 400 verbleibt. Bei einem Programmstart 900 befindet sich das Fahrzeug in einem wenigstens teilautomatisierten Steuermodus für die Längs- und/oder die Querführung des Fahrzeuges, insbesondere in einem Stufe 4 Modus. Bei einem folgenden Programmpunkt 901 werden die Ortsposition des Fahrzeuges, der Zustand des Fahrzeuges, der Zustand des Fahrers und/oder andere semantische Informationen insbesondere über die Umgebung des Fahrzeuges kontinuierlich mithilfe von Sensoren des Fahrzeuges erfasst.
Beim Programmpunkt 902 wird von der Recheneinheit 3 eine Eingabe des Fahrers erfasst, die eine Aufforderung für die die Übernahme der Steuerfunktion der Längs- und/oder der Querführung des Fahrzeuges von dem Steuerprogramm 400 auf den Fahrer darstellt. Die Aufforderung zur Übernahme der Steuerfunktion kann beispielsweise durch eine entsprechende akustische Eingabe des Fahrers und/oder durch einen entsprechenden vorgegebenen Lenkwinkel oder eine entsprechende vorgegebene Betätigung des Bremspedales und/oder eine entsprechende vorgegebene Betätigung des Gaspedales erfasst werden.
Bei einem folgenden Programmpunkt 903 überprüft die Recheneinheit 3, ob basierend auf der Ortsposition des Fahrzeuges, dem Fahrerprofil und/oder dem Zustand des Fahrers der wenigstens teilautomatisierte Fahrzustand des Fahrzeuges deaktiviert werden kann und die Steuerung der Längs- und/oder der Querführung des Fahrzeuges manuell vom Fahrer durchgeführt wird.
So ist beispielsweise die Deaktivierung des automatisierten Fahrsystems eine Eigenschaft des Steuerprogramms 400, das auf Geolokalisierungsdaten, Sensoren (z. B. Kameras) und Zustände des automatisierten Fahrsystems usw. zurückgreift, um festzustellen, ob das System deaktiviert werden kann. Wenn eine der vorbestimmten betrieblichen Entwurfsdomänenanforderungen des Steuerprogramms 400 nicht erfüllt ist, wird ein Deaktivierungsprozess eingeleitet (z. B. Übergabe der Kontrolle zurück an den Fahrer oder ein sicheres Stoppmanöver). In Programmschritt 903 werden als Variablen der Ort, an dem die betriebliche Entwurfsdomäne der Stufe 4 endet, der Zustand des Fahrers (um zu prüfen, ob er fahrtüchtig ist), die Vorschriften der Verwaltung usw. festgelegt. Ob die Steuerung des Fahrers sicher ausgeführt werden kann oder nicht, wird vom Kontrollsystem 30 anhand der Eingaben des Sicherheitsprogramms 200 und des Fahrerprogramms 300 bestimmt.
Erkennt die Recheneinheit 3 bei einem folgenden Programmpunkt 904 beispielsweise aufgrund des Fahrerprofils und/oder aufgrund des Zustandes des Fahrers, dass eine Übergabe des wenigstens teilautomatisierten Steuermodus der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges an den Fahrer nicht möglich ist, so wird die Übergabe der Steuerfunktion der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges von dem Steuerprogramm 400 auf den Fahrer verhindert und vorzugsweise eine entsprechende Ausgabe an den Fahrer über die Benutzerschnittstelle optisch, akustisch und/oder haptisch ausgegeben. Bei einem folgenden Programmpunkt 905 endet das Verfahren.
8 zeigt einen weiteren Verfahrensablauf, bei dem sich das Fahrzeug beim Start bei Programmpunkt 910 in einem wenigstens teilautomatisierten Steuermodus für die Längs- und/oder die Querführung befindet. Bei Programmpunkt 912 wird mithilfe der Sensoren ein Zustand des Fahrers, ein Zustand des Fahrzeuges und/oder eine Funktionsgrenze des teilautomatisierten Fahrmodus detektiert und es werden Steuereingaben durch den Fahrer erfasst. Steuereingaben sind beispielsweise ein Lenkmoment, ein Bremsdruck, eine Gaspedalbetätigung, eine Lautstärke der Stimme des Fahrers und/oder eine Gestensteuerung des Fahrers.
Bei einem folgenden Programmpunkt 914 überprüft die Recheneinheit 3 basierend auf den erfassten Steuereingaben des Fahrers, ob weitere Informationen, wie beispielsweise rechtliche Vorschriften, Sicherheit der Funktion der Recheneinheit, Sicherheit der Umgebungserfassung mithilfe der Sensoren des Fahrzeuges, Zustand des Fahrers, Zustand des Fahrzeuges, ob die Steuereingaben eine Verletzung einer vorgegebenen Steuerstrategie beinhalten.
Ein Verstoß gegen eine vorgegebene Kontrollstrategie wird z. B. erkannt, wenn ein beliebiger Schwellenwert eines Parameters überschritten wird, bei dem es sich um vorgegebene Parameter der Systemstrategie handelt wie z. B. der Fahrer ist betrunken oder schläft oder ist krank; die Geolokalisierung des Fahrzeuges zeigt an, dass das Fahren in einem bestimmten Modus, z. B. einem der Modi Stufe 0 bis 5, nicht erlaubt ist; der Fahrer stellt eine unangemessene Steuerungsanforderung (z. B. Lenken in ein Hindernis). Die Parameter und die einzuhaltenden Schwellwerte sind dem Sicherheitsprogramm 200 bekannt und bei Überschreiten eines Schwellenwerts wird dieser als Sicherheitswert 23 ausgegeben, und das Steuersystem 30 bestimmt zusammen mit anderen Eingaben eine entsprechende Aktion, um den Parameter wieder unter den Schwellwert zu bringen.
Die Steuerstrategie kann beispielsweise ein Beibehalten des wenigstens teilautomatisierten Fahrmodus, d.h. das automatisierte Steuern des Fahrzeuges mithilfe der Steuerverfahrens gemäß einer der Stufen 2 bis 5 festlegen, wenn die Sicherheit der Recheneinheit und/oder des Fahrzeuges oder rechtliche Vorschriften verletzt werden. Die Steuerstrategie kann beispielsweise eine Übernahme der Steuerung des Fahrzeuges, die vom Fahrer ausgeführt wird, durch das Steuerprogramm in Bezug auf wenigstens ein teilautomatisiertes Steuern des Fahrzeuges erfordern, falls die Sicherheit der Recheneinheit und/oder des Fahrzeuges und/oder rechtliche Vorschriften verletzt werden.
Konfliktparameter einer Konfliktsituation, die eine Verletzung der Steuerstrategie darstellen oder darauf hinweisen, sind beispielsweise: Übersteuern des Fahrzeuges, d.h. zu starkes Einlenken, so dass die Gefahr eines seitlichen Ausbrechens des Fahrzeuges besteht; unzulässige Bremsbetätigung oder Gaspedalbetätigung; unzulässig hohe Lautstärke der Stimme des Fahrers; nicht konsistente Gestensteuerung durch den Fahrer; nicht geeigneter Zustand des Fahrers, insbesondere schlafender Fahrer, bewusstloser Fahrer, Fahrer unter Drogeneinfluss (Alkohol), unzulässige Körperhaltung des Fahrers, insbesondere liegender Fahrer.
Bei einem folgenden Programmpunkt 916 wird der Fahrzustand des Fahrzeugs in einen Rückhaltemodus geschaltet und der Fahrer wird daran gehindert, die Kontrolle über eine Steuerfunktion des Fahrzeuges zu erhalten. Gleichzeitig kann mithilfe einer Benutzerschnittstelle eine Ausgabe an den Fahrer erfolgen, die ihn darauf hinweist, dass die Steuerung des Fahrzeuges im wenigstens teilautomatisierten Steuermodus der Steuerfunktion, insbesondere die Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges bei dem Steuerverfahren verbleibt oder vom Fahrer auf das Steuerverfahren übergeht.
Der Rückhaltemodus wird insbesondere dann aktiviert, wenn folgende Situation auftritt: die Eingabe des Fahrers führt zu einer Verletzung der vorgegebenen Steuerstrategie oder passive Eingaben des Fahrers, d.h. Zustand des Fahrers, führen zu einer Verletzung der vorgegebenen Steuerstrategie und stellen somit eine Konfliktsituation dar. Über die Benutzerschnittstelle kann eine haptische, optische oder akustische Ausgabe erfolgen, die anzeigt, dass der wenigstens teilautomatisierte Steuermodus des Fahrzeuges durch das Steuerprogramm 400 beibehalten wird oder auf das Steuerprogramm 400 übergeht.
Bei Programmpunkt 918 wird dieser Konfliktfall gespeichert, wobei insbesondere Kombinationen von aktiven und passiven Eingaben durch den Fahrer und ein entsprechender Hinweis auf die Konfliktsituation in der Datenbank 302 gespeichert werden. Zudem werden diese Informationen mit dem Fahrmodus und/oder dem Zustand des Fahrzeuges und vorzugsweise weiteren Daten wie beispielsweise den Zustand des Fahrers gespeichert. Diese Informationen können in Zukunft dazu verwendet werden, um eine Vorhersage für einen Fahrerwunsch zu ermitteln.
Beispielsweise werden bei einer Konfliktsituation folgende Daten gespeichert: aktive Eingaben des Fahrers zur Steuerung des Fahrzeuges, wie beispielsweise Lenkmoment, Bremsdruck durch das Bremspedal, Betätigung des Gaspedals, Stimmenlautstärke des Fahrers bei akustischer Steuerung, Gestenverhalten des Fahrers bei einer Gestensteuerung. Zudem können folgende passive Fahrereingaben, d.h. ein Zustand des Fahrers, bei einer Konfliktsituation aufgezeichnet und gespeichert werden: Körperhaltung des Fahrers bzw. Abweichung der Körperposition von einer durchschnittlichen Fahrposition des Fahrers, Blinzelverhalten des Fahrers. Die Daten können im Datenspeicher 4 des Fahrzeuges oder in einem externen Datenspeicher wie beispielsweise einer Cloud-Datenbank gespeichert werden.
Bei einem folgenden Programmpunkt 920 kann abhängig von der detektierten Konfliktsituation und der Steuerstrategie nach der Auflösung der Konfliktsituation durch die Benutzerschnittstelle dem Fahrer die Übernahme der Steuerfunktion über die derzeit vom Steuerprogramm 400 ausgeführte wenigstens teilautomatisierte Steuerung der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges angeboten werden. Auf Programmpunkt 920 kann auch verzichtet werden. Anschließend endet das Programm bei Programmpunkt 922.
Die Benutzerschnittstelle kann die Übernahme der Steuerfunktion des Fahrzeuges an den Fahrer optisch, akustisch oder über ein verbundenes Gerät, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, ausgeben. Die Übernahme kann durch eine entsprechende Eingabe durch den Fahrer ausgeführt werden.
Das Verfahren gemäß 8 kann beispielsweise in der Situation eingesetzt werden, wenn der Fahrer zu einem Überholvorgang ansetzen will, obwohl sich von hinten ein Fahrzeug in einem für den Fahrer nicht sichtbaren Blickfeld, d.h. im toten Blickwinkel, nähert. Dies führt gemäß dem Verfahren nach 8 zu einer Beibehaltung der wenigstens teilautomatisierten Steuerung des Fahrzeuges durch das Steuerprogramm und verhindert die Übernahme der Steuerung des Fahrzeuges, insbesondere der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges durch den Fahrer. Zudem werden die Daten bei dieser Situation als Konfliktmuster in der Datenbank gespeichert.
9 zeigt ein Verfahren, bei dem ein Fahrerwunsch aufgrund eines Fahrerprofils vorhergesagt und berücksichtigt wird, um den Komfort des Fahrers zu erhöhen und vorzugsweise eine Konfliktsituation zu vermeiden.
Bei Programmstart 940 befindet sich das Fahrzeug in einem manuellen Fahrmodus, bei dem das Fahrzeug durch den Fahrer gesteuert wird. Bei einem folgenden Programmpunkt 942 erfasst die Recheneinheit 3 mithilfe der Sensoren des Fahrzeuges eine Vielzahl von Informationen und überprüft diese in Bezug auf Konfliktsituationen, wie beispielsweise rechtliche Vorschriften und/oder Sicherheitsthemen und/oder ein Zustand des Fahrzeuges und/oder ein Zustand des Fahrers. Zudem können der Zustand des Fahrers, der Zustand des Fahrzeugs, eine Funktionsgrenze des wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahrens, Steuereingaben durch den Fahrer und/oder eine Konfliktdaten der Datenbank für das Vorliegen einer möglichen Konfliktsituation überprüft werden. Ein Konflikt kann festgestellt werden, wenn es eine direkte Interaktion gibt (siehe ) und/oder wenn Kontextinformationen mit Daten der Datenbank verglichen werden (siehe ) und diese zeigen, dass die aktuellen Kontextinformationen einer Konfliktsituation zugeordnet sind.
Ergibt der Vergleich, dass die vorliegende Fahrsituation eine Konfliktsituation darstellt, dann wird zu Programmpunkt 944 verzweigt.
Beispielsweise wird bei Erreichen einer Funktionsgrenze des wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahrens folgende Information erfasst: Ortsposition des Fahrzeuges in Bezug auf eine Straßensituation, wie beispielsweise Fahren auf einer Autobahn, Fahren in einer Stadt, Fahren auf einer Landstraße, Fahren in einem Tunnel, Auffahren auf eine Autobahn, Einfahren in eine Kreuzung usw., Vorhandensein von Fahrbahnmarkierungen, insbesondere Fahrbahnbegrenzungen, Bereitschaft des Fahrers für die Übergabe einer Steuerfunktion des Fahrzeuges an das wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren durch das Steuerprogramm 400.
Bei Programmpunkt 944 wählt die Recheneinheit einen Fahrzustand mit einem niedrigen Konfliktpotential aus und aktiviert z.B. eine wenigstens teilautomatisierte Steuerung des Fahrzeuges durch das Steuerprogramm. In dieser Situation kann auf die Ausgabe einer Information an den Fahrer, dass die Steuerung des Fahrzeuges durch das Steuerprogramm übernommen wurde, verzichtet werden. Zudem können weitere Zustände des Fahrzeugs abhängig von einem vorher eingestellten Fahrerprofil eingestellt werden.
Ein niedriges Konfliktpotential wird abhängig von Kontextinformationen und/oder einem Fahrerprofil und/oder abgespeicherten Konfliktsituationen festgelegt. Ein konfliktarmer Status wird anhand aktueller Kontextinformationen (Systemzustand, Umgebungszustand, verfügbarer Automatisierungsmodus usw.) ermittelt, die mit den in der Datenbank gespeicherten Informationen verglichen werden, und es wird nach Kombinationen dieser Faktoren gesucht, die mit der geringsten Wahrscheinlichkeit mit einem Konflikt verbunden sind. Konfliktdatenbank und Konfliktvorhersage werden in Kombination verwendet und zur Ausgabe der Konfliktwahrscheinlichkeit eingesetzt. Die Konfliktwahrscheinlichkeit wird durch die Häufigkeit bestimmt, mit der ähnliche Konflikte aufgetreten sind (z. B. gleicher Fahrerstatus, gleicher Straßentyp, gleiche Geolocation usw.). Die Lösung kann dann in der Datenbank nach der Häufigkeit gesucht werden.
Bei dem Übergang zum wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren des Fahrzeuges durch das Steuerprogramm 400 kann beispielsweise ein hochautomatisierter Fahrmodus aktiviert werden (Stufe 4 oder Stufe 5). Zudem kann beispielsweise die Neigung des Fahrersitzes in eine Liegeposition geändert werden. Zudem können die Pedale für Gas, Kupplung und/oder Bremse bzw. alternative Steuerelemente in eine Ruheposition außerhalb eines Betätigungsbereiches des Fahrers bewegt werden. Zudem kann dem Fahrer angeboten werden, dass mithilfe einer Benutzerschnittstelle Daten zur Unterhaltung, insbesondere Musik oder Film, ausgegeben werden.
Das Fahrerprofil kann beispielsweise einen Fahrmodus für die teilautomatisierte Steuerung des Fahrzeuges beinhalten. Zudem kann das Fahrerprofil bevorzugte Angaben für die Länge, die Frequenz und abhängig vom Zustand des Fahrers oder dem Zustand des Fahrzeuges für eine Übergabe der Fahrfunktion vom Fahrer auf das wenigstens teilautomatisierte Steuerverfahren beinhalten. Zudem kann das Fahrerprofil die Information enthalten, dass möglichst oft und möglichst lange mit einer vorgegebenen Stufe, z.B. Stufe 2 bis Stufe 5, des automatisierten Steuerverfahrens, insbesondere mit der höchsten Stufe des automatisierten Steuerverfahrens, das Fahrzeug betrieben werden soll. Weiterhin kann eine bevorzugte Sitzposition beim automatisierten Steuern des Fahrzeuges vorgegeben sein. Weiterhin kann ein adaptives Erlernen des Fahrerprofils vom Fahrer ein- oder ausgeschaltet werden. Zudem können Einstellungen für die Klimaanlage oder die Beleuchtung als Fahrerprofile vorgegeben sein.
Bei einem folgenden Programmpunkt 946 erfasst die Recheneinheit vorzugsweise kontinuierlich ein Fahrverhalten des Fahrers basierend auf aktiven und/oder passiven Eingaben, d.h. einen Zustand, des Fahrers beispielsweise abhängig vom Lenkwinkel, der Bremsbetätigung, einem Mikrophon usw. Diese Informationen werden in einer Musterdatenbank abgespeichert und mit einem Fahrmodus und einem Fahrzustand verbunden. Als aktive oder passive Eingaben des Fahrers können beispielsweise ein Lenkmoment, ein Bremsdruck durch den Fahrer, eine Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, eine Lautstärke der Stimme des Fahrers, eine Gestik des Fahrers erfasst und abgespeichert werden. Als passive Fahrereingaben können beispielsweise eine Körperhaltung des Fahrers, insbesondere gegenüber einer vorgegebenen Sitzposition, oder eine Frequenz des Augenblinzelns (Schließen und Öffnen der Augenlider), die auf eine Müdigkeit hinweist, erfasst werden. Die Daten über den Zustand des Fahrzeuges und/oder über den Zustand des Fahrers können im Datenspeicher des Fahrzeuges und/oder außerhalb des Fahrzeugs beispielsweise in einer Cloud gespeichert werden.
Bei einem folgenden Programmpunkt 948 wird basierend auf einem Fahrerprofil, einer Bewertung der Fahrereingaben, einem Vergleich mit Konfliktdaten der Datenbank, der Ortsposition des Fahrzeuges und/oder der Umgebung des Fahrzeuges von der Recheneinheit 3 entschieden, ob das Fahrzeug weiterhin im automatisierten Steuermodus betrieben wird, oder ob die Steuerung der Längs- und/oder Querführung wieder wenigstens teilweise dem Fahrer angeboten wird. Zudem kann die Recheneinheit überprüfen, ob Eingaben des Fahrers eine Steuerstrategie verletzen und deshalb die Steuerung beim automatisierten Steuerverfahren verbleibt.
Dem Fahrer kann die Übernahme der Steuerung der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges optisch oder akustisch über eine Benutzerschnittstelle des Fahrzeuges oder über ein weiteres mobiles Gerät des Fahrers, wie beispielsweise ein Mobiltelefon, angeboten werden.
Die Steuerung wird beim Steuerverfahren zurückgehalten, wenn aktive oder passive Eingaben des Fahrers vorgegebene Schwellwerte überschreiten oder unterschreiten. Dazu können entsprechende Informationen an den Fahrer über die Benutzerschnittstelle haptisch, optisch oder akustisch ausgegeben werden, die anzeigen, dass die Steuerung des Fahrzeuges bei dem Steuerverfahren verbleibt.
Die Steuerfunktion wird bei dem Steuerverfahren 400 behalten, wenn Sicherheitsvorschriften und/oder rechtliche Vorschriften durch die aktiven oder passiven Eingaben des Fahrers verletzt werden.
Zudem wird eine Übergabe der Steuerfunktion vom Fahrer zu dem Steuerprogramm ausgeführt, wenn Sicherheitsvorschriften oder rechtliche Vorschriften durch die aktiven oder passiven Eingaben des Fahrers verletzt werden. Dabei wird von einer manuellen Steuerung zu einer wenigstens teilweise teilautomatisierten Steuerung der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges, insbesondere einer hochautomatisierten Steuerung der Längs- und/oder Querführung des Fahrzeuges gewechselt. Als Konfliktparameter, die eine Verletzung der Sicherheitsvorschriften darstellen können, werden beispielsweise eine Übersteuerung, eine ungültige Betätigung der Bremse und/oder eine ungültige Betätigung des Gaspedals, eine ungültige Lautstärke des Fahrers, ein inkonsistentes Gestenverhalten des Fahrers, ein schlafender Fahrer, ein bewusstloser Fahrer oder ein vergifteter Fahrer (zu hoher Alkoholgehalt) oder eine für das Steuern des Fahrzeuges unangebrachte Körperhaltung des Fahrers angesehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20210061299 A1 [0002]

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zum Wechseln einer Steuerfunktion eines Fahrzeuges zwischen einem Fahrer und einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren zum Steuern des Fahrzeuges, wobei ein abgespeichertes Fahrerprofil erfasst wird, wobei ein Zustand des Fahrers und/oder ein Zustand des Fahrzeuges und/oder ein Zustand des Steuerverfahrens erfasst werden, wobei abhängig vom Fahrerprofil und abhängig von dem Zustand des Fahrers und/oder dem Zustand des Fahrzeuges und/oder dem Zustand des Steuerverfahrens ein Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei dem Wechsel der Steuerfunktion des Fahrzeuges zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren zum Steuern des Fahrzeuges eine gespeicherte Konfliktsituation berücksichtigt wird, die einen Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren verbietet oder erfordert, wobei die Konfliktsituation einem vorgegebenen Zustand des Fahrers und/oder einem vorgegebenen Zustand des Fahrzeuges und/oder einem vorgegebenen Zustand des Steuerverfahrens entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuerverfahren abhängig vom Fahrerprofil eine Häufigkeit der Anfragen des Steuerverfahrens für einen Wechsel der Steuerfunktion zwischen dem Fahrer und dem Steuerverfahren festlegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerverfahren abhängig vom Fahrerprofil bei verschiedenen Zuständen des Fahrzeuges Anfragen für eine Übernahme der Steuerfunktion und/oder Anfragen für eine Übergabe der Steuerfunktion ausführt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Anfrage des Steuerverfahrens für eine Übernahme der Steuerfunktion, die vom Fahrer ausgeführt wird, oder bei der Anfrage für eine Übergabe der Steuerfunktion an den Fahrer, die vom Steuerverfahren ausgeführt wird, überprüft wird, ob ein vom Fahrerprofil vorgegebener Zustand des Fahrzeuges vorliegt, und wobei die Anfrage für die Übergabe und/oder die Übernahme der Steuerfunktion ausgeführt wird, wenn der vom Fahrerprofil vorgegebene Zustand des Fahrzeuges vorliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerverfahren abhängig vom Fahrerprofil bei vorgegebenen Zuständen des Fahrers eine Anfrage an den Fahrer für eine Übernahme der Steuerfunktion, die vom Fahrer ausgeführt wird, ausführt und/oder das Steuerverfahren eine Anfrage an den Fahrer für eine Übergabe der Steuerfunktion, die vom Steuerverfahren ausgeführt wird, ausführt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei einer Anfrage des Steuerverfahrens an den Fahrer für eine Übernahme der Steuerfunktion des Fahrzeuges, die vom Fahrer ausgeführt wird, oder bei einer Anfrage des Steuerverfahrens an den Fahrer für eine Übergabe der Steuerfunktion des Fahrzeuges an den Fahrer, die vom Steuerverfahren ausgeführt wird, überprüft wird, ob ein vom Fahrerprofil vorgegebener Zustand des Fahrers vorliegt, und wobei die Anfrage für die Übergabe und/oder die Übernahme der Steuerfunktion des Fahrzeuges ausgeführt wird, wenn der vorgegebene Zustand des Fahrers vorliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerprofil in der Weise ermittelt wird, dass wenigstens ein Zustand des Fahrers und/oder wenigstens ein Zustand des Fahrzeuges erfasst werden, wenn der Fahrer eine Übernahme der Steuerfunktion des Fahrzeuges, die vom Steuerverfahren ausgeführt wird, anfragt, oder wenn der Fahrer eine Übergabe der Steuerfunktion des Fahrzeuges, die vom Steuerverfahren ausgeführt wird, übernimmt, und wobei abhängig von dem erfassten Zustand des Fahrers und/oder abhängig von dem erfassten Zustand des Fahrzeuges das Fahrerprofil festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrerprofil eine Funktionsgrenze vorgibt, wobei das Steuerverfahren bei Erreichen der Funktionsgrenze dem Fahrer die Übergabe der Steuerfunktion des Fahrzeuges, die vom Steuerverfahren ausgeführt wird, anbietet.
Computerimplementiertes Verfahren zum Ermitteln eines Fahrerprofils für die Durchführung eines Wechsels einer Steuerfunktion eines Fahrzeuges zwischen einem Fahrer und einem wenigstens teilautomatisierten Steuerverfahren zum Steuern des Fahrzeuges, wobei während des Betriebes des Fahrzeuges bei einer Anfrage des Steuerverfahrens und/oder bei einer Anfrage des Fahrers für einen Wechsel der Steuerfunktion überprüft wird, ob der Wechsel zustande kommt oder nicht, und wobei ein Zustand des Fahrers und/oder ein Zustand des Fahrzeuges und/oder ein Zustand des Steuerverfahrens zusammen mit der Anfrage des Steuerverfahrens und/oder der Anfrage des Fahrers für den Wechsel der Steuerfunktion und die Information, ob der Wechsel zustande kam oder nicht im Fahrerprofil abgespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Steuerverfahren bei Erreichen einer Funktionsgrenze (operational design domain) des Steuerverfahrens die Übergabe der Steuerfunktion dem Fahrer anbietet, wobei überwacht wird, ob der Fahrer die Übergabe annimmt oder nicht, wobei wenigstens ein Zustand des Fahrers und/oder wenigstens ein Zustand des Fahrzeuges erfasst werden, wobei als Fahrerprofil der erfasste Zustand des Fahrers und/oder der erfasste Zustand des Fahrzeuges abgespeichert werden, und wobei die Information abgespeichert wird, ob der Fahrer die Übergabe der Steuerfunktion angenommen hat oder nicht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Zustand des Fahrers wenigstens einer der folgenden Parameter erfasst wird: Lenkmoment durch den Fahrer, Lenkwinkel durch den Fahrer, Druck auf Bremspedal durch den Fahrer, Betätigung des Gaspedals durch den Fahrer, Lautstärke der Stimme des Fahrers, Bewegungsverhalten des Fahrers, insbesondere Bewegungsverhalten des Fahrers bei einer Gestensteuerung, Sitzposition des Fahrers, Blickrichtung des Fahrers, Anzahl und/oder Frequenz eines Schließens der Augen des Fahrers, Gesundheitszustand des Fahrers, Wachzustand des Fahrers und/oder Schlafzustand des Fahrers.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Zustand des Fahrzeuges wenigstens einer der folgenden Parameter erfasst wird: Ortsposition des Fahrzeuges, Straßensituation im Bereich des Fahrzeuges, insbesondere Position des Fahrzeuges an einer Einmündung in eine Straße oder in einer Ausfahrt aus einer Straße oder in einer Einfahrt in eine Kreuzung, Anzahl von Fahrspuren einer Straße im Bereich des Fahrzeuges, Vorhandensein von Fahrbahnmarkierungen, Vorhandensein von Fahrbahnbegrenzungen Wettersituation im Bereich des Fahrzeuges, insbesondere Regen, Schnee, Windstärke, Geschwindigkeit des Fahrzeuges, Beschleunigung des Fahrzeuges in Längsrichtung und/oder in Querrichtung und/oder Stufe des automatisierten Steuerverfahrens des Fahrzeuges, insbesondere Stufe 2 bis Stufe 5 des automatisierten Steuerverfahrens.
Recheneinheit, die ausgebildet ist, ein Verfahren gemäß den vorhergehenden Ansprüchen auszuführen.
Computerprogramm, das Befehle aufweist, die bei einem Ablaufen auf einer Recheneinheit ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 ausführen.