DE102023200639A1

DE102023200639A1 - Verfahren zur Trajektorienplanung, Steuereinrichtung und Fahrzeug

Info

Publication number: DE102023200639A1
Application number: DE102023200639.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schmitz; Martin Keller; Christian Lienke; Anirudh Veleshala; Naveen Bejagam; Madhu Ch; Lokesh Soni
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2023-01-26
Filing date: 2023-01-26
Publication date: 2024-08-01

Abstract

Ein Verfahren (200), insbesondere computerimplementiert, ausgebildet zur Trajektorienplanung (240) eines Ego-Fahrzeugs (1), wobei das Verfahren (200) die folgenden Schritte aufweist:- Platzierung (230) von Stützstellen (KN) basierend auf analytischen Rechenschritten,- Spline-Interpolation zwischen den Stützstellen (KN) derart ausgebildet, um eine Trajektorie (8) des Ego-Fahrzeugs (1) zu berechnen, wobei eine Vorwärtssimulation eine Lateralbewegung des Ego-Fahrzeugs simuliert und/oder wobei die analytischen Rechenschritte derart ausgebildet sind, mindestens eine Distanz (Dmin, Ddes) zwischen dem Ego-Fahrzeug (1) und mindestens einem Fremdfahrzeug (2) zu berücksichtigen.

Description

Die Erfindung betrifft ein, insbesondere computerimplementiertes, Verfahren, eine Steuereinrichtung, ein Fahrzeug und ein Computerprogrammprodukt.
Fahrerassistenzsysteme, wie etwa Spurhalteassistenten und „Toter-Winkel-Überwacher“, sind im Stand der Technik bekannt. Des Weiteren sind Spurwechselassistenten bekannt, die einen Fahrer in seinem Ego-Fahrzeug beim Wechsel einer Spur unterstützen und etwa darauf hinweisen, wenn ein Fahrspurwechsel zu einer Kollision führen könnte, da beispielsweise ein anderes Fahrzeug (auch Fremdfahrzeug genannt) sich derart zum Ego-Fahrzeug bewegt oder zu diesem verortet ist, dass es durch den Fahrer des Ego-Fahrzeugs nicht richtig, nur schwer oder gar nicht zu sehen ist. Derartige Fahrerassistenzsysteme können auch mindestens unterstützend in den Fahr- und Lenkbetrieb eingreifen. Es ist daher gewünscht schon im Vorfeld Trajektorien des Ego-Fahrzeugs planen zu können. In bekannten Systemen werden dabei Optimierungstechniken (Engl.: „optimization techniques“), Graphen-basierte Suchansätze (Engl.: „graph-based searching approaches“) oder inkrementelle Suchansätze (Engl.: „incremental searching approaches“) verwendet. Diese sind jedoch sehr ressourcenintensiv, da sie hohe Anforderungen an die Rechenleistung und die damit verbundene Rechenzeit stellen, um die entsprechenden Planungen von Trajektorien zu ermöglichen. Darüber hinaus soll mit einem möglichst großen Set von Startbedingungen gearbeitet werden können, damit auch möglichst die Trajektorienansätze in die Planung einfließen, die in der Tat möglich wären und nicht lediglich durch Ressourensparansätze auf Grund von vorher gemachten Annahmen in die Plangenerierung eingeschlossen worden sind.
Damit besteht im Stand der Technik das Piroblem, dass die bekannten Algorithmen und Systeme ressourcenintensiv arbeiten, teils lange Berechnungslaufzeiten aufweisen, die die Simulation und Planung beeinträchtigen, die die etwaigen Reaktionszeitvorgaben nicht erfüllen, um bei hochautomatisierten Fahrzeugen eingesetzt zu werden und die die Kosten erhöhen. Außerdem können sie Vorhersagefehler verursachen.
Aufgabe der Erfindung ist es Ressourcen einzusparen, die Performance zu verbessern und/oder die Reaktionszeit zu erhöhen. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung die Menge an Vorhersagefehlern zu reduzieren.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Steuereinrichtung gemäß Anspruch 19, ein Fahrzeug gemäß Anspruch 20 bzw. ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 21. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche, der Beschreibung und/oder den begleitenden Figuren. insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
Nach einem Aspekt wird die Aufgabe insbesondere durch ein Verfahren, insbesondere als computerimplementiertes Verfahren implementiert, gelöst, wobei das Verfahren zur Trajektorienplanung eines Ego-Fahrzeugs ausgebildet ist. Das Verfahren weist insbesondere den Schritt einer Platzierung von Stützstellen auf, wobei die Platzierung auf analytischen Rechenschritten basiert. Das Verfahren weist weiter den Schritt einer Spline-Interpolation zwischen den Stützstellen auf, wobei die Spline-Interpolation ausgebildet ist derart, um eine Trajektorie des Ego-Fahrzeugs zu berechnen (sprich: „zu planen“). Dabei simuliert eine Vorwärtssimulation eine Lateralbewegung des Ego-Fahrzeugs und/oder dabei sind die analytischen Rechenschritte derart ausgebildet, dass mindestens eine Distanz zwischen dem Ego-Fahrzeug und mindestens einem Fremdfahrzeug berücksichtigt wird. Dadurch werden keine Vorannahmen getroffen, die die Trajektorienauswahl unnötig einschränken. Dennoch ist es möglich die Rechenzeit gegenüber den vorbekannten Verfahren und Systemen zu reduzieren und so die Ressourcenanforderungen zu reduzieren. Auch ist es möglich zu einer geplanten Trajektorie zu kommen, die das Auftreten von Vorhersagefehlern reduziert.
Dabei sind insbesondere Stützstellen, auch Knoten genannt, solche Punkte, die eine Interpolation mittels einer Spline-Interpolation erlauben. Ziel der Spline-Interpolation ist es, die gegebenen Stützstellen mit Hilfe stückweiser Polynome niedrigen Grades zu interpolieren. Während das Ergebnis einer Polynominterpolation durch unvorteilhaft festgelegte Stützstellen oft bis zur Unkenntlichkeit oszilliert, liefert die Splineinterpolation brauchbare Kurvenverläufe und Approximationseigenschaften (Rungephänomen). Die Spline-Interpolation lässt sich mit geringem, linearem Aufwand berechnen und reduziert so die notwendige Rechenleistung und Rechenzeit.
Der Begriff Spline leitet sich aus dem Englischen ab und bezeichnete ursprünglich die Straklatte (Engl.: „spline“), ein von Schiffsbauern benutztes Lineal. Ein Spline kann dabei an theoretisch beliebig vielen, vorgegebenen Punkten „fixiert“ werden und verbindet die Punkte dann durch eine glatte und harmonische Biegelinie. Ein Spline erzeugt so insbesondere die Linie durch alle Punkte mit minimaler „Biegungsenergie“ und kleinsten Krümmungen. insbesondere liegen die Wendestellen (Orte maximaler Linearität und minimaler „Biegungsenergie“) in der Regel zwischen den Stützstellen, wobei die Stützstellen selbst Orte maximaler Krümmung sind (Orte maximaler „Kraft“ durch Fixierung). Die Begriffe „Kraft“ und „Energie“ beziehen sich hier exemplarisch auf einen Fall, in dem eine entsprechende physische Straklatte eingesetzt würde und dient hier insbesondere der Veranschaulichung der Ausführungen. Insbesondere liegen die Wendestellen nicht nahe an den Stützstellen oder sogar in den Stützstellen.
Die Spline-Interpolation kann also insbesondere zu einer glatten, also einer stetigen, kontinuierlichen und/oder stetig differenzierbaren Trajektorie führen. Diese Trajektorie ist auf Grund der mathematischen Bedingungen der Stetigkeit, der Kontinuität und/oder der stetigen Differenzierbarkeit auch entsprechend durch ein Fahrzeug abfahrbar und entspricht somit insbesondere einer geplanten Trajektorie. Dem gegenüber kann unter einer Simulation einer Trajektorie hier insbesondere verstanden werden, dass etwaige Parameter, wie sie auch an anderer Stelle im Detail beschrieben werden dazu führen, dass eine Trajektorie vorsimuliert wird, die beispielsweise das Setzen der Stützstellen erlaubt (auch im Sinne von unterstützt) und/oder die beispielsweise etwaige Bedingungen erzwingen kann. Basierend auf einer simulierten Trajektorie können Stützstellen gesetzt werden, um so eine geplante Trajektorie zu berechnen. Damit können die Vorwärtssimulation eine Lateralbewegung des Ego-Fahrzeugs und/oder die analytischen Rechenschritte mit der simulierten Trajektorie derart verbunden werden, dass die Stützstellen platziert werden können, ausgebildet zur Planung der Trajektorie mittels Spline-Interpolation an den Stützstellen.
Das Verfahren kann als computerimplementiertes Verfahren ausgebildet sein bzw. ein computerimplementiertes Verfahren sein.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass die analytischen Rechenschritte numerische Berechnungen und Regeln aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann dabei die mindestens eine Distanz zwischen Ego-Fahrzeug und Fremdfahrzeug eine Minimaldistanz umfassen, die insbesondere über den Verlauf einer geplanten Trajektorie eingehalten werden muss. Weiter alternativ oder zusätzlich kann dabei die mindestens eine Distanz eine Wunschdistanz umfassen, die insbesondere am Ende der geplanten Trajektorie eingehalten werden muss, insbesondere nach einem Fahrspurwechsel. Dadurch können Bedingungen bei der Planung der Trajektorie bereits zu Beginn berücksichtigt werden, was zur Einschränkung in Bezug auf etwaige Trajektorien führt, die die Bedingungen nicht einhalten könnten.
Die Stützstellen werden auch nicht basierend auf Vorannahmen gesetzt, sondern basierend auf den analytischen Rechenschritten, die als numerische Berechnungen ausgestalten sind. Damit fließen auch hier keine Vorannahmen derart ein, dass die Stützstellen etwa vorgeplant wären / würden. Vielmehr kann es vorgesehen sein, dass die Vorwärtssimulation eine Trajektoriensimulation vorschlägt, die basierend auf weiteren Bedingungen, wie etwa den einzuhaltenden (sprich: „zu respektierenden“) Distanzen als Grundlage für das Setzen der Stützstellen dient. Damit kann es möglich sein auf Grundlage einer Simulation, die insbesondere eine diskrete, nicht-kontinuierliche, nicht-stetige und/oder nicht stetig-differenzierbare „Vortrajektorie“ simuliert. Diese Vortrajektorie oder Trajektoriensimulation kann insbesondere auf Grund der hier und an anderer Stell beschriebenen mathematischen Charakteristika nicht durch ein Ego-Fahrzeug abgefahren werden, anders als die geplante Trajektorie. In anderen Worten „übersetzt“ die Spline-Interpolation diese Trajektoriensimulation in eine abfahrbare Trajektorie.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass Lateralkomponenten und Longitudinalkomponenten in der Trajektorienplanung kombiniert werden. Damit ist eine realistische Simulation des Verhaltens des Egofahrzeugs möglich. Darüber hinaus wird das Ego-Fahrzeug somit entsprechend umfänglich in die Simulation einbezogen, die dann als Grundlage für eine Spline-Interpolation dienen soll. Damit können die Stützstellen entsprechend den realistischen Anforderungen des Fahrzeugs an eine Bewegung vorbereitet und/oder platziert werden, um so eine abfahrbare geplante Trajektorie erhalten zu können.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass mindestens eine zukünftige Bewegung des Ego-Fahrzeugs und/oder des mindestens einen Fremdfahrzeugs in die Trajektorienplanung einbezogen wird. Dadurch wird kein statisches Problem iterativ gelöst, sondern vielmehr können Vorhersagen über die zukünftige Position eines Ego-Fahrzeugs und/oder eines Fremdfahrzeugs dazu dienen die entsprechende Trajektorie zu simulieren, die etwa die notwendigen Bedingungen erfüllt und die es auch erlauben kann, als Grundlage für numerische Berechnungen zu dienen.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass Fahrzeugbeschränkungen (Engl.: „vehicle limitations“) in die Trajektorienplanung einbezogen werden derart, dass nur fahrbare Trajektorien berücksichtigt werden müssen. Damit muss die Schar möglicher Trajektorien nicht durch Grundannahmen begrenzt werden, die im Vorfeld festgelegt würden, sondern vielmehr erlauben die physikalischen Parameter und Gegebenheiten, die als Grundlage für die Fahrzeugbeschränkungen dienen können, eine Reduzierung des Rechenaufwands und damit der Ressourcenanforderungen und verbessern dabei auch gleichzeitig das Vorhersageergebnis, da nicht irrtümlicherweise oder ungewollt bestimmte Trajektorien ausgeschlossen werden, für deren Ausschluss es keine physikalische „Begründung“ gibt. Damit wird auch die Gefahr von Vorhersagefehlern reduziert.
Fahrzeugbeschränkungen können dabei sowohl Dimensionierungen des Fahrzeugs, wie etwa Höhe, Breite und Länge, als auch kinematische Begrenzungen sein, wie etwa Maximalbeschleunigung, Maximalbremsweg, Rollwiderstand und damit verbundener Geschwindigkeitsverlust bei FZollenlassen ohne aktive Bremsung. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Seitenführungskraft der Räder und/oder eine Kurvendynamik vorgegeben sein, die als Fahrzeugbeschränkung aufgenommen werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass die geplante Trajektorie ausgegeben wird und/oder anderen Funktionen zur Verfügung gestellt wird und/oder überprüft wird. Dies erlaubt einen iterativen Algorithmus zu implementieren, der dafür sorgt, dass die geplante Trajektorie nachgebessert werden kann und/oder an geänderte Umstände angepasst werden kann. Dabei kann auch ein dynamisches Update implementiert sein, welches es erlaubt, dass das Ego-Fahrzeug auch beispielsweise auf die Bewegung und/oder Bewegungsdynamik mindestens eines Fremdfahrzeugs reagieren kann. Auch kann dadurch die geplante Trajektorie einer an anderer Stelle beschriebenen Steuereinrichtung zugeführt werden, um diese Trajektorie auch tatsächlich abzufahren. Damit bezieht sich die vorliegende Erfindung also explizit nicht nur auf eine rein mathematisch-algorithmische Spielerei. Vielmehr prägt sich eine mögliche geplante Trajektorie insbesondere auf das Fahrverhalten und/oder die Routenführung eines an anderer Stelle beschriebenen hochautomatisierten oder sogar vollautonomen Fahrzeugs auf. Aber auch bei entsprechender reiner Fahrerassistenz, kann dem Fahrer ein entsprechender haptischer, optischer, sensitiver und/oder akustischer Feedbackimpuls gegeben werden, der ihn dazu veranlassen kann, die geplante Trajektorie auch entsprechend abzufahren. Damit kann also auch insbesondere eine kontinuierliche Feedbackinformationsschleife zum Fahrer etabliert werden.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass das Verfahren den Schritt einer Longitudinalplanung aufweist, der eine Longitudinaldistanzplanung umfasst, wobei eine vordefinierte Distanz zwischen dem Ego-Fahrzeug und dem Fremdfahrzeug einbezogen wird und wobei eine Vorhersage über den zukünftigen Aufenthaltsort des Fremdfahrzeugs in die Longitudinaldistanzplanung einbezogen wird derart, die vordefinierte Distanz zu respektieren. Dadurch wird eine Antikollisionskontrolle (Engl.: „Anti Collision Control“ = ACC) ausgebildet. Das Fremdfahrzeug kann dabei auch als bewegliches Hindernis definiert werden, dessen gegenwärtige oder zukünftige Position in die Berechnungen, die Simulation und/oder die Planung einbezogen wird. Dadurch kann auch eine Prognose implementiert werden. Insbesondere ist es möglich, dass das Ego-Fahrzeug und das Fremdfahrzeug Informationen in Bezug auf den gegenwärtigen Zustand und/oder den gegenwärtigen Fahrbetrieb austauschen. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch vorgesehen sein, dass das Ego-Fahrzeug und das Fremdfahrzeug Informationen in Bezug auf einen zukünftigen Zustand und/oder den zukünftigen Fahrbetrieb austauschen. Weiter insbesondere können die Fahrzeuge simulierte und/oder geplante Trajektorien austauschen.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass das Verfahren den Schritt einer Lateralplanung aufweist, wobei die Lateralplanung laterale Bewegungsbegrenzungen einbezieht, wodurch die Vorwärtssimulation implementierbar ist derart, dass eine zukünftige Bewegung des Ego-Fahrzeugs simuliert wird derart, dass das Ego-Fahrzeug einer Fahrspur folgt unter Berücksichtigung der lateralen Bewegungsbegrenzungen und/oder derart, dass das Ego-Fahrzeug eine Fahrspur wechselt unter Berücksichtigung der lateralen Bewegungsbegrenzungen. Damit kann eine Prognose der Position und des Betriebs des eigenen Fahrzeugs (des Ego-Fahrzeugs) ermöglicht werden. Damit orientiert sich das Ego-Fahrzeug, bzw. die für dieses simulierte Trajektorie aus der Vorwärtssimulation (Engl.: „forward simulation“) an den physikalischen Gegebenheiten, die durch den Fahrzeugbau und/oder die Straßenbedingungen miteinbezogen werden können. Derartige Fahrzeugbeschränkungen (Engl.: „vehicle limitations“) können dabei, wie hier und/oder an anderer Stelle beschrieben sein und insbesondere etwa Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsgrenzen, physische Bemessungen des Fahrzeugs, Gewichtsverteilungen und damit einhergehende Dynamikrestriktionen umfassen. Weiter kann aber auch ein Wendekreis von diesen Fahrzeugbeschränkungen umfasst sein, der etwa die mögliche Lenkeinschlagung bemisst. Insbesondere kann so ermöglicht werden, dass das Ego-Fahrzeug einer als bequem einzuordnenden Trajektorie folgen kann. Eine Trajektorie ist dabei insbesondere dann bequem, wenn die dabei auftretenden Scheinkräfte durch Rotation und/oder Beschleunigung und Entschleunigung so gestaltet sind, dass die Insassen des Fahrzeugs möglichst gering von etwaigen Fahrverläufen Kenntnis nehmen. Dabei können die auftretenden (positiven oder negativen) Beschleunigungen zwischen 0,1 *g (g = normale Erdbeschleunigung; 0,1 *g entspricht somit 10% der Erdbeschleunigung) bis maximal 1 *g oder 0,2*g bis 0,8*g oder 0,3*g bis 0,6*g oder 0,45*g bis 0,55*g betragen. Auch können etwaige Beschränkungen durch externe Faktoren in die Vorwärtssimulation einbezogen werden, wie etwa Schlaglöcher oder Straßenschäden, die etwaige Limits für eine Bewegung setzen.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass der Schritt der Platzierung von Stützstellen die Stützstellen, basierend auf Informationen, die von der Longitudinalplanung und/oder von der Lateralplanung bereitgestellt werden, platziert werden. Dadurch bilden die Stützstellen insbesondere Stützstellen die die Limitationen respektieren (im Sinne von „berücksichtigen“, „miteinbeziehen“, „zugrundlegen“), die durch die Lateralplanung und/oder die Longitudinalplanung identifiziert und simuliert wurden. Damit legt insbesondere die simulierte Trajektorie in Kombination mit den Stützstellen die Grundlage für eine geplante Trajektorie, die sich an den physischen Gegebenheiten bemisst. Zusätzlich kann Rechenzeit eingespart werden, da Trajektorien, die gegen die Grundlagen und Bedingungen versto-ßen (im Sinne von „den Bedingungen zuwider verlaufen“, „die Bedingungen nicht ausreichend oder gar nicht erfüllen“) nicht geplant werden, da diese bereits auf dem „Level“ (im Sinne von „im Verfahrensschritt“, „im Berechnungsschritt“, „in der Simulationsphase“) verworfen werden können, da sie nicht zu einem nachfahrbaren Pfad führen können.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass die Spline-Interpolation eine zeitlich kontinuierliche Trajektorie beschreibt, die in einem Verfahrensschritt einer Trajektorienberechnung ermittelt wird. Dadurch wird eine nachfahrbare Trajektorie geplant, bei der eine entsprechende ressourcenschonende Berechnung zugrunde liegt, die somit auch Rechenzeit (Engl.: „Computation Time“, auch „Computation Effort“) spart und die Vorhersage verbessert.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass die Longitudinalplanung ausgebildet ist derart, eine gesetzte Geschwindigkeit in der Zukunft zu erreichen. Alternativ oder zusätzlich kann dabei die Longitudinalplanung für den Fall, dass ein Fremdfahrzeug anwesend ist, ausgebildet sein derart, dass eine vorgegebene Distanz zwischen Ego-Fahrzeug und Fremdfahrzeug in der Zukunft einzuhalten oder zu erreichen ist. Weiter alternativ oder zusätzlich kann dabei die Longitudinalplanung für den Fall, dass ein Fremdfahrzeug anwesend ist, ausgebildet sein derart, eine notwendige Beschleunigung und/oder eine notwendige Entschleunigung analytisch zu berechnen, die notwendig ist/sind, um die gesetzte Distanz zwischen Ego-Fahrzeug und Fremdfahrzeug zu erreichen und/oder zu halten. Weiter alternativ oder zusätzlich kann dabei die Longitudinalplanung für den Fall, dass ein Fremdfahrzeug anwesend ist, ausgebildet sein derart, eine gegebene Mindestdistanz zwischen Ego-Fahrzeug und Fremdfahrzeug über den gesamten Verlauf eines (geplanten) Fahrmanövers aufrechtzuerhalten. Dadurch kann sowohl eine Geschwindigkeitsbegrenzung respektiert werden als auch mit einer Antikollisionskontrolle (ACC) verbunden werden. Dabei ist unter der Bedingung „für den Fall, dass ein Fremdfahrzeug anwesend ist, ausgebildet“ zu verstehen, dass das Verfahren die Voraussetzungen erfüllen kann, die Anwesenheit eines Fremdfahrzeugs entsprechend wahrzunehmen und in die weiteren Ausführungen in Bezug auf das Verfahren miteinzubeziehen. Eine vorgegebene Distanz kann dabei ein gesetzlicher Mindestabstandswert bei einer gegebenen oder angestrebten Fahrgeschwindigkeit sein. Damit wird die Fahrdynamik direkt in die Simulation bzw. die Planung eingeführt und entsprechend berücksichtigt.
Dabei kann insbesondere unter dem Begriff „Entschleunigung“ ein Bremsvorgang verstanden werden. Alternativ oder zusätzlich kann darunter verstanden werden, dass kein weiteres Gas zugeführt wird, weshalb das Fahrzeug durch Reibung und Rollwiderstand an Geschwindigkeit verliert. Es kann auch vorgesehen sein, dass zunächst sogar noch „Gas gegeben wird“, solange die Trajektoriensimulation die mindestens eine Bedingung respektiert, wonach an einem zukünftigen Trajektorienpunkt eine Geschwindigkeit, ein Abstand (als Synonym zu „Distanz“) und/oder Beschleunigung eingehalten werden muss.
Dabei kann das „Halten einer Distanz“ derart verstanden werden, dass die Abstände zwischen Fremdfahrzeug und Ego-Fahrzeug, im Rahmen etwaiger „Messgenauigkeiten“ und/oder im Rahmen gesetzter Toleranzen eingehalten wird. Entsprechendes gilt für das „Erreichen einer Distanz“.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass die Lateralplanung die Vorwärtssimulation umfasst, die die Trajektorie simuliert, die ausgebildet ist, derart, um das Ego-Fahrzeug zu einer Wunschposition zu führen, wobei die Trajektorie, abhängig von der gegenwärtigen Situation als bequeme Trajektorie simuliert wird und/oder unter Ausnutzen der Aktuatorlimits des Ego-Fahrzeugs simuliert wird. Damit kann die Position in der Zukunft simuliert und geplant werden, wobei der „Weg dorthin“ dabei berücksichtigt werden kann. Bei „dem Weg dorthin“ spielen dabei insbesondere nicht nur die räumlichen Aspekte eine Rolle, sondern auch die Geschwindigkeit und Beschleunigungsparameter, die sich direkt auf das Fahrverhalten und damit auf die Sicherheit und die Wahrnehmung der Passagiere auswirkt.
Eine Trajektorie ist insbesondere dann bequem, wenn sie die an anderer Stelle bereits definierten Bedingungen erfüllt. Hier wird auf diese Ausführungen verwiesen.
„Aktuatoren“ können dabei alle technischen Mittel sein, die es ermöglichen auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs Einfluss zu nehmen, wie etwa die Bremsen, die Beschleunigungssysteme, die Traktionskontrolle, das Antiblockiersystem (ABS), um ein Blockieren der Reifen bei starker Bremsung zu verhindern. Eine Ausnutzung der Maximalbedingungen der Aktuatoren kann dabei insbesondere als Notfallprogramm initialisiert werden, wenn eine Kollision droht, beispielsweise ausgelöst durch eine abrupte Fahrverhaltensänderung eines Fremdfahrzeugs, die nicht in die Prognose des Fahrverhaltens des Fremdfahrzeugs einbezogen werden konnte. Ein „Aktuatorlimit“ kann dabei mindestens eine vorgeschriebene und/oder vorgegebene Begrenzung des entsprechenden Aktuators sein, etwa eine maximale Bremsung und/oder eine maximale Beschleunigung und/oder ein maximaler Lenkungseinschlag bei gegebenen Dynamiken des (Ego-)Fahrzeugs zum Zeitpunkt und am Ort der Aktivierung.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass mindestens ein Schritt der Vorwärtssimulation einen gewünschten Fortbewegungswinkel einer gegenwärtigen Position relativ zu einer Fahrspurmittellinie bestimmt.
Alternativ oder zusätzlich kann dabei mindestens ein Schritt der Vorwärtssimulation eine Gierrate bestimmen, die unter Berücksichtigung der Bewegungsbegrenzungen, benutzt werden soll. Weiter alternativ oder zusätzlich kann dabei mindestens ein Schritt der Vorwärtssimulation ausgebildet sein, derart, das Ego-Fahrzeug um den gewünschten Fortbewegungswinkel in eine gewünschte Fortbewegungsrichtung zu rotieren. Weiter alternativ oder zusätzlich kann dabei mindestens ein Schritt der Vorwärtssimulation ausgebildet sein, derart um das Ego-Fahrzeug mit einer von der Longitudinalplanung vorhergesagten Geschwindigkeit vorwärtszubewegen. Dabei werden insbesondere die Wünsche eines Fahrers oder eine vorhergehende Planung in die Simulation einer Trajektorie und in die Planung einer (geupdateten) Trajektorie miteinbezogen.
Als „Fahrspurmittellinie“ dient dabei insbesondere die Mitte einer Fahrspur. Diese muss insbesondere nicht durch eine eigene Fahrbahnmarkierung gekennzeichnet sein, sondern kann sich als mittlerer Abstand zwischen zwei Fahrbahnbegrenzungslinien darstellen. Dabei kann insbesondere auf Informationen mindestens eines exteroreceptiven Sensors zurückgegriffen werden, der insbesondere in der Lage ist, Landmarken, wie etwa die Fahrbahnmarkierungen aufzuzeichnen und/oder zu erkennen und/oder zu verarbeiten. Dabei wird insbesondere der Begriff „Fahrbahn“ hier und an anderer Stelle derart verwendet, dass eine Fahrbahn in aller Regel mehrere Fahrspuren aufweisen kann, dass also mehrere Fahrzeuge in die eine oder andere Richtung (auch entgegengesetzt zueinander) fahren können.
Insbesondere sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die hier und an anderer Stelle gemachten Ausführungen sich nicht auf einen Parallelverkehr, wie auf einer Fahrbahn einer deutschen Autobahn begrenzen, sondern auch Antiparallelverkehr (sprich auch „Gegenverkehr“), wie auf der Fahrbahn einer deutschen Bundesstraße, umfassen. Damit können die gemachten Fahrzeugpositionen und Relativgeschwindigkeiten und Abstände auch auf Gegenverkehr bezogen sein. Dies macht in der Regel dann einen Unterschied, weil die dabei auftretenden „Begegnungen“ von Fahrzeugen von kürzerer mittlerer Dauer sind, als dies bei einem Parallelverkehr auf einer Autobahn der Fall ist und/oder in einer Kolonne.
Eine Rotation des Fahrzeugs wird dabei insbesondere durch einen Lenkeingriff einer Steuereinrichtung und/oder durch die Lenkempfehlung an den Fahrer und durch die Ausführung der Lenkung durch den Fahrer, der Lenkempfehlung folgend, ermöglicht. Dabei kann eine Gierrate derart vorgegeben werden, dass die Bewegungsbegrenzungen des Ego-Fahrzeugs berücksichtig werden können. Dazu kann beispielsweise ein Lenkwiderstand erhöht werden, wenn der Fahrer die empfohlene Gierrate zu übersteuern droht.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass eine vordefinierte Anzahl von Stützstellen entlang der von der Lateralplanung simulierten Trajektorie, insbesondere mittels der Vorwärtssimulation (diskret) simulierten Trajektorie, platziert werden, wobei die Spline-Interpolation die Trajektorie zwischen den Stützstellen als glatte Repräsentation einer Trajektorie berechnet (sprich: plant). Damit kann durch die simulierte Trajektorie in einem ressourcenoptimierten Schritt die Bedingungen vorbereitet und einbezogen werden, die eine tatsächliche nachfahrbare kontinuierliche geplante Trajektorie zu berechnen erlauben. Die Begrenzung der Stützstellen erlaubt dabei eine weitere Ressourcenoptimierung, da die Anzahl der Stützstellen insbesondere auf einen Prognosehorizont eines Algorithmus angepasst werden kann. Dabei ist ein Prognosehorizont insbesondere der Zeitraum (mit damit verbundenem Reisehorizont des Egofahrzeugs), den der Algorithmus berechnen kann. Dies kann insbesondere die Vorhersagegenauigkeit verbessern, da der Algorithmus außerhalb eines gewissen Horizonts keine entsprechenden verlässlichen Vorhersagen mehr machen könnte, aber viel Rechenleistung „beschlagnahmen“ würde.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass die Longitudinalplanung mindestens einen der folgenden Parameter in die Berechnung miteinbezieht: mindestens eine Fahrerinformation; mindestens eine Zielgebietsinformation; mindestens eine statische Umgebungsinformation; eine Hindernisliste; mindestens eine Fahrzeugdynamik; und/oder die Zeitspanne des Algorithmus, insbesondere den Maximalzeithorizont des Algorithmus.
Alternativ oder zusätzlich kann die Longitudinalplanung mindestens einen der folgenden Parameter ausgeben: eine vom Fahrer gewählte Fahrtrichtung; eine gegenwärtige Fahrtrichtung; eine geplante Fahrtrichtung; eine Minimaldistanz; eine Zielgeschwindigkeit; ein Geschwindigkeitsprofil; ein Beschleunigungsprofil; einen Zwischenknoten und die dort vorliegende Geschwindigkeit; einen Zwischenknoten und die dort vorliegende Distanz; einen Endknoten und die dort vorliegende Geschwindigkeit; und/oder einen Endknoten und die dort vorliegende Distanz.
Damit können eine ganze Reihe von Parametern vorgelegt und einbezogen, sowie ausgegeben werden, um eine realistische und den Bedingungen folgende Simulation des Longitudinalverhaltens zu ermöglichen.
Als Fahrerinformation kann dabei insbesondere ein durch den Fahrer ausgelöster Steuerbefehl an mindestens einen Aktuator des Fahrzeugs angesehen werden, wie etwa ein Gasgeben, ein Bremsen, das Zu- oder Abschalten eines ABS, Zu- oder Abschalten einer Traktionskontrolle, Zu- oder Abschalten eines Fahrerassistenzsystems, wie einer Lenkeingriffsteuerung, etc.
Eine Zielgebietsinformation kann insbesondere die Position und/oder die Geschwindigkeit eines Zielgebiets sein.
Bei einer statischen Umgebungsinformation kann es sich insbesondere um das Vorliegen von Landmarken handeln, wie etwa Bordsteinkanten, Fahrspur- und/oder Fahrbahnbegrenzungen, Ampeln, Verkehrsschildern, etc.
Eine Hindernisliste kann entsprechende Hindernisse umfassen, wie Schlaglöcher, Gegenstände auf der Fahrbahn oder Gegenstände, die mindestens teilweise in die Fahrbahn ragen und so die Fahrttrajektoriε:n, die möglich sind, begrenzen.
Als eine Fahrzeugdynamik kann dabei jeder Parameter verstanden werden, der sich auf die Fahrzeugdynamik auswirkt, insbesondere eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit, eine zeitliche Änderung der Raumposition, eine Gierrate etc.
Als Zeitspanne des Algorithmus wird hier insbesondere der an anderer Stelle schon eingeführte und definierte Prognosehorizont des Algorithmus verstanden. Auch kann darunter (alternativ) eine Zeitspanne (in Millisekunden „ms“) seit einem letzten Funktionsaufruf durch das Verfahren, insbesondere durch den Algorithmus verstanden werden. Damit kann der Algorithmus, bzw. das Verfahren getaktet werden und es kann auch eine Zeit verteilt werden.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass die Stützstelle mindestens einen der folgenden Werte aufweist: eine x-Koordinate; eine y-Koordinate; eine Longitudinalgeschwindigkeit; eine Lateralgeschwindigkeit; eine Longitudinalbeschleunigung; eine Lateralbeschleunigung; und/oder einen Zeitpunkt. Damit stellen die Stützstellen insbesondere echte Raum- und Dynamikkoordinaten dar und können somit als Berechnungsgrundlage für die Planung einer Trajektorie dienen, die alle notwendigen Parameter miteinbeziehen, die ein Fahren entlang der geplanten Trajektorie auch erfordern. Das (hochautomatisierte und/oder voll-autonome) Ego-Fahrzeug und/oder der Fahrer müssen insbesondere im Anschluss an die Planung keine „Löcher“ (im Sinne von „unbekannten Parametern für das gegenwärtige und/oder zukünftige Fahrverhalten“) mit eigenen Annahmen füllen.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass eine initiale Stützstelle mit dem Ego-Fahrzeug verbunden ist, wogegen die Größen und Werte von Zwischenstützstellen wählbar sind und wobei die Größen und Werte einer Endstützstelle wählbar sind mit Ausnahme des Zeitpunkts, welcher einen fixen Planungshorizont definiert. Dadurch wird das Fahrzeug zwingend zum Ausgangspunkt der Trajektorie und der Endzeitpunkt setzt dabei den zuvor beschriebenen Planungshorizont (auch Prognosehorizont genannt) den der Algorithmus erfüllen kann.
Nach einem weiteren Aspekt wird die Aufgabe insbesondere dadurch gelöst, dass die Spline-Interpolation auf Polynomen 5-ter Ordnung beruht, die insbesondere zeitabhängige Funktionen sind, die weiter insbesondere die Lateral- und Longitudinalkomponenten berücksichtigen. Hier und an anderer Stelle sei darauf hingewiesen, dass unter „Lateral“ immer in Bezug auf die Seitenrichtung gesprochen wird, wohingegen unter „Longitudinal“ immer in Bezug auf eine Richtung zur Hauptfahrtrichtung, insbesondere bei einem Gradausfahren, gesprochen wird. Dabei bezieht insbesondere eine Lenkung und/oder ein Fahrspurwechsel laterale und/oder longitudinale Komponenten mit ein. Wie hier und an anderer Stelle beschrieben erlaubt das Verfahren den Einbezug sowohl lateraler als auch longitudinaler Komponenten, um etwa auch komplexe Fahrmuster planen und/oder durchführen zu können, wie etwa einen Spurwechsel, insbesondere trotz Anwesenheit mindestens eines Fremdfahrzeugs.
Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt kann eine Steuereinrichtung oder Fahrzeugsteuereinrichtung vorgelegt werden, ausgebildet und/oder eingerichtet derart, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Die Steuereinrichtung kann dabei insbesondere auch durch die Merkmale des Verfahrens spezifiziert werden. Die Steuereinrichtung ist dabei auch insbesondere mit exteroreceptiven, also mit, die Umgebung einer beweglichen Einheit erfassenden Sensoren verbunden, um die entsprechenden Informationen (Landmarkenpositionen) einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Verfügung stellen zu können. Darüber hinaus kann die Steuereinrichtung ausgebildet sein, um eine hochautomatisierte bewegliche Einheit zu steuern. Die Steuereinrichtung kann dabei ein Speichermedium (Flash-Speichermedium, Magnetspeichermedium, Festplatte, USB-Stick, etc.) und eine CPU umfassen.
Ein Steuergerät oder ein System aus mehreren Steuergeräten kann zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug dienen. Beispielsweise kann das eigene Fahrzeug und/oder dessen Fahrerassistenzsystem das Steuergerät oder das System aus mehreren Steuergeräten umfassen.
Das Steuergerät bzw. das System kann zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtet und bestimmt sein. Das Steuergerät bzw. das System kann eine elektronische Steuerung aufweisen. Das Steuergerät bzw. das System kann eine Electronic Control Unit (ECU) sein oder aufweisen. Es können mehrere Steuergeräte vorgesehen sein. Die mehreren Steuergeräte können über ein Bussystem, beispielsweise ein „Controller Area Network“ (CAN), verbunden sein und/oder untereinander Daten austauschen. Die elektronische Steuerung und/oder das Steuergerät bzw. System kann einen Mikrocomputer und/oder Prozessor aufweisen. Das Steuergerät bzw. System kann einen oder mehrere Sensoren umfassen und/oder mit diesen verbunden sein.
Das Steuergerät bzw. System kann das vorstehend und/oder nach-folgend beschriebene Computerprogrammprodukt umfassen. Das Steuergerät bzw. System kann einen Speicher aufweisen. Das Computerprogrammprodukt kann in dem Speicher gespeichert sein. Das Steuergerät bzw. System kann dazu ausgebildet sein, das vorstehend und/oder nachfolgend beschriebene Verfahren durchzuführen.
Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt kann ein Fahrzeug oder semi-autonomes Fahrzeug oder autonomes Fahrzeug vorgesehen sein, das eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung umfasst. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Ego-Fahrzeug, sein. Das Fahrzeug kann eingerichtet und/oder bestimmt sein, das vorstehend und/oder nachfolgend beschriebene Verfahren durchzuführen. Das Fahrzeug kann das vorstehend und/oder nachfolgend beschriebene Computerprogrammprodukt, Steuergerät oder System aus mehreren Steuergeräten umfassen. Dabei kann insbesondere als semi-autonomes Fahrzeug ein Fahrzeug der Level 1 bis Level 4 verstanden werden, wobei ein Fahrzeug des Level 5 als autonomes Fahrzeug vorgesehen sein kann. Alle Fahrzeuge dieser Kategorien sind dabei insbesondere hochautomatisierte Fahrzeuge. Die Level werden dabei insbesondere nach der zum Anmeldezeitpunkt (bzw. zum Prioritätstag) gemäß der deutschen Bundesgesetzgebung folgendermaßen definiert:

Level 1: Assistiertes Fahren, wobei Fahrer ständig ihr Fahrzeug beherrschen.
Level 2: Teilautomatisiertes Fahren, wobei Fahrer ständig ihr Fahrzeug beherrschen.
Level 3: Hochautomatisiertes Fahren, wobei Fahrer sich vorübergehend von Fahraufgabe und Verkehr abwenden dürfen.
Level 4: Vollautomatisiertes Fahren, wobei Fahrer die Fahrzeugführung über längere Distanzen und in unterschiedlichen Verkehrssituationen abgeben können.
Level 5: Autonomes Fahren, wobei es nur noch Passagiere ohne Fahraufgabe gibt.

Das Fahrzeug kann dabei insbesondere durch die Merkmale und Funktionen des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung spezifiziert werden.
Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt kann ein Computerprogrammprodukt ausgebildet sein derart, um auf einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ausgeführt zu werden, um ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt kann dabei insbesondere derart ausgebildet sein, dass es auf dem Speichermedium der Steuerungseinheit abgelegt werden kann (= gespeichert werden kann). Insbesondere kann das Computerprogrammprodukt derart ausgestaltet sein, dass es auf der CPU der Steuereinheit ausgeführt werden kann, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Das Computerprogrammprodukt kann eine Vorrichtung, wie eine, beispielsweise elektronische, Steuerung und/oder Steuer- und/oder Recheneinheit/gerät, ein Steuerungssystem, ein Fahrerassistenzsystem, einen Prozessor oder einen Computer, dazu veranlassen, das vorstehend und/oder nachfolgend beschriebene Verfahren auszuführen. Hierzu kann das Computerprogrammprodukt entsprechende Datensätze und/oder Programmcodemittel und/oder das Computerprogramm und/oder ein Speiichermedium zum Speichern der Datensätze bzw. des Programms aufweisen. Das Computerprogrammprodukt kann Programmcodemittel umfassen, um bei einem Ausführen des Computerprogrammproduktes auf einem Prozessor das vorstehend und/oder nachfolgend beschriebene Verfahren auszuführen.
Das Verfahren kann als Computerprogramm zumindest teilweise auf einem Computer, Mikrocomputer, in einer elektronischen Steuer- und/oder Recheneinheit, in einem Steuerungssystem, auf einem Speichermedium oder auf einem maschinen-lesbaren Träger abgespeichert und/oder dort implementiert sein. Das Computerprogramm kann software-technisch auf eine oder mehrere Speichermedien, Steuer- und/oder Recheneinheiten, wie Electronic Control Units (ECUs) oder Computer, etc., insbesondere im eigenen Fahrzeug (Ego-Fahrzeug), verteilt sein. Das Speichermedium kann ein Halbleiterspeicher, Festplattenspeicher oder ein optischer Speicher sein.
Fortbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird durch die Figuren näher beschrieben. Darin zeigen:

1 eine Situation mit einem Fahrspurwechsel eines Ego-Fahrzeugs bei Anwesenheit eines Fremdfahrzeugs;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 eine schematische Darstellung des Informationsein- und ausflusses eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 eine schematische Darstellung einer longitudinalen Planung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
5 eine detaillierte schematische Darstellung einer longitudinalen Planung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
6 eine Situation eines Ego-Fahrzeugs in einer Kurve;
7 eine schematische Darstellung eines Entscheidungsbaums nach einem erfindungsgemäßen Verfahren;
8 eine detaillierte schematische Darstellung des Informationsflusses eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
9 eine schematische Darstellung einer lateralen Planung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
10 eine schematische Darstellung der Entscheidungsfindung im Spurwechselprozess nach einem erfindungsgemäßen Verfahren;
11 eine Situation eines Ego-Fahrzeugs auf einer Fahrspur;
12 schematische Darstellung einer Knotenplatzierungsstruktur nach einem erfindungsgemäßen Verfahren;
13A ein X-Komponente über Zeit Diagramm eines Splines;
13B ein Y-Komponente über Zeit Diagramm eines Splines; und
13C ein X-Komponente über Y-Komponente Diagramm eines Splines.

Für gleiche und gleichwirkende Merkmale werden die gleichen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine Verkehrssituation mit einem Fahrspurwechsel eines Ego-Fahrzeugs 1 bei Anwesenheit eines Fremdfahrzeugs 2. Die Fahrbahn ist dabei in zwei Fahrspuren geteilt, auf der Parallelverkehr möglich ist. Die Fahrbahn wird nach au-ßen durch durchgezogene Linien 4 begrenzt und die beiden Fahrspuren werden voneinander durch eine gestrichelte Linie 5 abgegrenzt. Das Ego-Fahrzeug 1 wechselt dabei von einer linken auf eine rechte Spur mit der momentanen Geschwindigkeit v. Die Fahrbahn ist dabei in longitudinaler Richtung, der x-Richtung ausgedehnt, auch Hauptfahrtrichtung genannt, während die Fahrbahnbreite hier in lateraler Richtung, der y-Richtung ausgedehnt ist. Das Ego-Fahrzeug 1 muss, um die Fahrspur zu wechseln eine Rotation w vollziehen, die durch Lenkung implementiert ist. Das Ego-Fahrzeug 1 weist dabei eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung 35 auf, die mit einem erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukt versehen ist, wodurch ein erfindungsgemäßes Verfahren implementiert: ist. Dabei wird eine diskrete Trajektorie 7 simuliert, auf die ein initialer Knoten K_init (Stützstellen Kinit, KN, K_End werden im Folgenden als Knoten bezeichnet) im Ego-Fahrzeug 1 „verankert“ wird, um im Verfahren die aktuelle Position des Ego-Fahrzeug 1 abzubilden. Des Weiteren werden, basierend auf einer numerischen Berechnung Zwischenknoten KN auf der simulierten, diskreten Trajektorie 7 platziert, wobei ein Mindestabstand D_min zu einem Fremdfahrzeug 2 eingehalten werden muss. Des Weiteren muss ein gewünschter Endabstand D_des nach Abschluss des Fahrmanövers eingehalten werden. Der Abschluss des Fahrmanövers bildet sich im Verfahren ab, durch den Endknoten K_End, der auch eine maximale Simulationszeit des Algorithmus umfasst. Basierend auf den Knoten K_init, KN und K_End wird eine kontinuierliche, stetige und stetig differenzierbare Trajektorie geplant, indem Splines SN als Polynome 5-ter Ordnung „angefittet“ (von Engl.: „to fit“) werden zwischen den Stützstellen. Der Mindestabstand D_min, wie auch der gewünschte Endabstand D_des werden dabei in Bezug auf eine Fremdfahrzeugapproximation 3 bestimmt. Dabei wird auch eine Vorhersage über die zukünftige Positionsentwicklung in einer Fremdfahrzeugtrajektorie 6 einbezogen, wodurch sich die Fremdfahrzeugapproximation 3' ergibt, hier durch eine einfache translatorische Verschiebung. Das Ego-Fahrzeug 1 folgt anschließend der geplanten Trajektorie 8 mit jeweiligem Bewegungsrichtungswinkel 12. Das Ego-Fahrzeug 1 wird im Vorliegenden Beispiel einen weiteren Fahrspurwechsel auf die linke Spur nicht initiieren, da eine Kollision mit dem Fremdfahrzeug 2 drohen würde, was durch das Unterschreiten des Mindestabstands D_min gekennzeichnet wird. Dennoch könnte das Ego-Fahrzeug 1 eine gekrümmte Bahn (hier bei Splinesegment S2 angedeutet) auf der eigenen Fahrspur (auch Ego-Fahrspur) fahren, etwa um Hindernissen (nicht gezeigt) auszuweichen. Splinesegmente S1,..., S4 werden dabei entsprechend der auf der simulierten, diskreten Trajektorie 7 platzierten Knoten K_init, K1, ... K4, K_End berechnet durch Spline-Interpolation, wodurch die kontinuierliche nachfahrbare Trajektorie 8 geplant wird.
Im Folgenden soll das Verfahren 200 im Detail beschrieben werden, welches zu dem hier geschilderten Vorgehen, bzw. Fahrverhalten führt. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200. Dabei werden Informationen 100 in das Verfahren eingeführt, die einer longitudinalen Planung LOP 210 zugeführt werden. Diese verarbeitet mindestens einen Teil der bereitgestellten Informationen, wie später noch ausführlich beschrieben werden wird und führt die verarbeiteten Informationen als Informationsfluss 99a von der LOP 210 zur Lateralplanung LAP 220 über. In der LAP 220 werden ebenfalls weitere Informationen verarbeitet, die dann als Informationsfluss 99b zwischen LAP und der Knotenplatzierung 230 fließen. In der Knotenplatzierung wird ausgehend von der LOP 210 und der LAP 220 die jeweiligen longitudinalen und lateralen Komponenten unter Berücksichtigung von Fahrzeugbeschränkungen genutzt, um die Knoten KN, K_End entlang der simulierten Trajektorie 7 zu platzieren. Die Trajektorie 8, die eine kontinuierliche, stetige und stetig differenzierbare Repräsentation einer fahrbaren Trajektorie darstellt wird, mittels einer Spline-Interpolation in einer anschließenden Trajektorienberechnung 240 geplant. Diese Trajektorie wird dann als Ausgabe 150 der geplanten Trajektorie 8 ausgegeben. Diese Ausgabe 150 kann dabei beispielsweise der Steuereinrichtung 35 mit darauf laufendem Computerprogrammprodukt 35a übermittelt werden, um so die geplante Trajektorie 8 in eine echte Bewegungstrajektorie des Ego-Fahrzeugs 1 umzusetzen.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Informationseinflusses 100 und des Informationsausflusses 190 eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200, welches auch als knotenbasierte Trajektorienplanung (Engl.: „Knot-Based Trajectory Planning“ = KTP) bezeichnet werden kann. Dabei werden Informationen betreffend eine Fahrzeugdynamik 150 in die KTP 200 eingeführt, sowie eine Algorithmuszeitspanne 160, die die maximale Simulationszeit und damit den Simulationshorizont (auch Prognosehorizont genannt) setzt, den der Algorithmus in der Lage ist zu berechnen. Alternativ kann die Algorithmuszeitspanne 160 auch die Zeit (in Millisekunden „ms“) bezeichnen, die seit dem letzten Funktionsaufruf durch den Algorithmus vergangen ist. Eine Funktion kann dabei jeder der einzelnen, etwa in der 2 dargestellten „Bausteine“ sein, wobei hier der Begriff „Bausteine“ abstrakt als Funktionszusammenhang eines Verfahrens, insbesondere eines computerimplementierten Verfahrens 200 zu verstehen ist. Jeder dieser Bausteine ist dabei derart implementiert, dass ein entsprechender Funktionszusammenhang, wie er bspw. in 2 beschrieben ist, realisiert wird. Dabei werden der KTP 200 die Parameter einer Spurinformation 80, der Informationen 81 betreffend extrapolierte Spuren und Informationen 82 in Bezug auf Spurwechselentscheidungsmarker und des gegenwärtigen Spurwechselstatus übermittelt. Weiter wird ein Signal 83 eingeführt, das angibt, dass ein Spurwechsel detektiert wurde. Gesetzt des Falles, dass eine Beschleunigungsforderung 84 bereitsteht, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt von der Steuereinrichtung erzeugt wird, wird diese ebenfalls übermittelt. Diese Beschleunigungsforderung 84 kann aber auch auf Fahrerinformationen beruhen, da der Fahrer etwa Gas gibt und somit beschleunigt oder dies möchte. Diese Beschleunigungsforderung kann gefiltert werden, zu einer gefilterten Beschleunigungsforderung 85. Dies dient beispielsweise dazu, dass das Anforderungssignal geglättet zugeführt wird und damit keine Rauschkomponenten verarbeitet werden müssen. Alternativ kann es sich bei der gefilterten Beschleunigungsforderung 85 um das letzte realisierte Signal, das insbesondere von einer Antikollisionskontrolle ACC ausgegeben wurde oder bereitgestellt wurde, handeln.
Durch die KTP 200 werden eine Reihe von Ausgabedaten gebildet, die als Informationsausfluss 190 ausgegeben werden sollen (siehe 2). Dazu gehören eine zeitlich abgestimmte, elastische Splinestruktur 86 (Engl.: „Timed Elastic Spline Structure“) die ermittelt und vorgelegt werden kann, wodurch die Longitudinalkomponenten und Lateralkomponenten der Splines SN zeitabhängig als geplante Trajektorie 8 ausgegeben werden können, die ein späteres Nachfahren an der geplanten Trajektorie 8 ermöglichen. Des Weiteren können Informationen 87 betreffend die gegenwärtige Ego-Fahrzeugkinematik ausgegeben werden. Damit stellt die KTP 200 direkt aktuelle Dynamikdaten des Ego-Fahrzeugs 1 bereit und legt nicht irgendwelche artifiziellen Annahmen der Berechnung von Lateral- und/oder Longitudinalkomponenten zugrunde. Auch können hier die Lateralkomponenten 88 ausgegeben werden. Das erlaubt es die Longitudinalkomponenten zusammen mit den Lateralkomponenten 88 weiter zu behandeln. Vielmehr werden die beiden Datensets zusammen durch das Verfahren (den Algorithmus) erarbeitet und ausgegeben. Auch wird ein Spurwechselstatus 89 einer Spurwechselstatusmaschine (Engl.: „Lane Change Status Machine“ = LCSM) aus der KTP 200 im Informationsausfluss 190 übermittelt. Diese Information kann beispielsweise einem Sicherheitssystem zugespielt werden oder einem Fremdfahrzeug zu sicherheitszwecken zugespielt werden, um etwa eine Trajektorienplanung des Fremdfahrzeugs (das darin als Ego-Fahrzeug fungiert) zu unterstützen. Dabei ist die LCSM insbesondere keine eigene „Maschine“ im ingenieurtechnischen Sinne, sondern vielmehr eine implementierte Routine, etwa eines Computerprogrammprodukts 35a, welche es erlaubt den Status in Bezug auf Fahrspurwechsel zu überwachen und zu übermitteln. Darüber hinaus werden Informationen 130, betreffend statische Umgebungsinformationen ausgegeben, die etwa die Fahrspurführung und etwaige Landmarken, wie Fahrbahnmarkierungen betreffen.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer longitudinalen Planung LOP 210 eines erfindungsgemäßen Verfahrens, einer KTP 200. Die longitudinale Planung LOP 210 ist in der hier dargestellten Ausführungsform der erste Verfahrensschritt, den die beschriebenen Informationen aus dem Informationseinfluss 100 durchlaufen. Zusätzlich oder alternativ zu den in Bezug auf 3 dargestellten Informationen 100 können auch die folgenden Informationen (Informationen können hier und an anderer Stelle auch als Daten bezeichnet weirden) bereitgestellt werden. Es können Fahrerdaten 110 bereitgestellt werden, die insbesondere etwa eine Beschleunigungsforderung darstellen kann. Auch kann mindestens eine Zielgebietsinformation 120 eingeführt werden. Die Zielgebietsinformation 120 kann dabei eine statische Zielgebietsinformation sein, wenn etwa ein bestimmter geografischer Punkt oder geografischer Bereich erreicht werden soll, also ein definierter geografischer Ort. Alternativ kann aber auch dynamische Zielgebietsinformation 120 bereitgestellt werden, wenn etwa relativ zu mindestens einem Fremdfahrzeug eine Position eingenommen werden soll, etwa bei einem Einordnen vor oder hinter dem Fremdfahrzeug, z.B. nach Abschluss eines Überholvorganges. Auch können Informationen betreffend eine statische Umgebung 130 der LOP 210 zugeführt werden. Bei den statischen Informationen kann es sich insbesondere um das Vorliegen von Landmarken, wie etwa Bordsteinkanten, Fahrspur- und/oder Fahrbahnbegrenzungen, Ampeln,
Verkehrsschildern, etc. handeln. Auch kann eine Hindernisliste 140 vorgelegt werden, die entsprechende Hindernisse umfassen kann, wie Schlaglöcher, Gegenstände auf der Fahrbahn oder Gegenstände, die mindestens teilweise in die Fahrbahn ragen und so die Fahrttrajektorien, die möglich sind begrenzen. Auch kann eine Fahrzeugdynamik 150 der LOP 210 zur Verfügung gestellt werden. Als eine Fahrzeugdynamik kann dabei jeder Parameter verstanden werden, der sich auf die Fahrzeugdynamik auswirkt, insbesondere eine Beschleunigung, eine Geschwindigkeit, eine zeitliche Änderung der Raumposition, eine Gierrate etc. Auch die zuvor beschriebene Algorithmuszeitspanne 160 kann der LOP 210 zugeführt werden.
Die LOP 210 gibt dabei ihrerseits einen Informationsfluss 99a aus, der insbesondere der LAP 220 zugeführt werden kann. Die LAP 220 bildet dabei den zweiten „Baustein“ eines erfindungsgemäßen KTP-Verfahrens 200. Diese wird an anderer Stelle im Detail beschrieben. Vom Informationsfluss 99a sind insbesondere folgende Informationen umfasst. Der Fahrer kann eine Fahrtrichtung wählen. Diese Information wird etwa als Fahrer-gewählte Fahrtrichtung 70 ausgegeben, wobei aber auch eine derzeit gegebene Fahrtrichtung 71 und eine geplante Fahrtrichtung 72 bereitgestellt werden können, um diese in den weiteren Verfahrensschritten in die Berechnungen miteinzubeziehen. Von besonderer Bedeutung ist hier die Minimaldistanz 73 (auch als D_min bezeichnet, etwa in 1; bei D_min handelt es sich um einen physikalischen Parameter der Form „Länge“, wobei das Bezugszeichen 73 hier für die Datenrepräsentation dieses Parameters steht. Allerdings können diese beiden auch als Synonym verwendet werden), da diese stets zu berücksichtigen ist, um einen ausreichenden Sicherheitsabstand zu einem Fremdfahrzeug 2 einzuhalten. Die LOP 210 kann auch eine von einer Zielgeschwindigkeit 74 und einem Geschwindigkeitsprofil 75 ausgeben. Für die weitere Berechnung und insbesondere für das Platzieren der Splines SN ist jedoch die mit einem Zwischenknoten KN assoziierte Geschwindigkeit 76a, die mit einem Zwischenknoten KN assoziierte Distanz 76b und/oder die mit einem Endknoten K_End assoziierte Geschwindigkeit 77a, bzw. die mit einem Endknoten K_End assoziierte Distanz 77b wichtig. Basierend auf diesen Parametern lassen sich später die Splines berechnen. Auch kann eine Longitudinalmode 78 von der LOP 210 ausgegeben werden, die eine Longitudinalkomponente insbesondere der gegenwärtigen Ego-Fahrzeugbewegung oder der zukünftigen Ego-Fahrzeugbewegung repräsentiert.
Die 5 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung einer longitudinalen Planung LOP 210 eines erfindungsgemäßen KTP-Verfahrens 200. Dabei werden insbesondere fünf „Bausteine“ im Verfahrensschritt implementiert, der die bereitgestellten Informationen aus dem Informationsfluss 100 wie folgt im Detail verarbeitet. Bei den Bausteinen handelt es sich um eine longitudinale Geschwindigkeitsplanung 211, eine Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung 212, eine Biegegeschwindigkeitsbegrenzung 213, eine Entschleunigungsanfragebehandlung 214 und eine Longitudinalplanerzeugung. Zwischen allen „Bausteinen“ werden die für die weitere Berechnung und insbesondere für das Platzieren der Splines SN wichtigen mit einem Zwischenknoten KN assoziierte Geschwindigkeit 76a, die mit einem Zwischenknoten KN assoziierte Distanz 76b und/oder die mit einem Endknoten K_End assoziierte Geschwindigkeit 77a, bzw. die mit einem Endknoten K_End assoziierte Distanz 77b weitergereicht. Diese dienen stets als Grundlage für die Bestimmung der entsprechenden Funktionswerte, auch um die weiteren Informationen bereitzustellen, um insbesondere die Longitudinalwerte für die spätere Spline-Interpolation bereitzustellen. Die Algorithmuszeitspanne 160 wird hier ebenfalls jedem Verfahrensschritt (hier als „Baustein“ dargestellt) zugeführt, um das Verfahren zu synchronisieren und somit zu Takten. Auch die Fahrzeugdynamik wird allen Schritten hier zur Verfügung gestellt, mit Ausnahme der Biegegeschwindigkeit 213, damit die entsprechende Fahrzeugdynamik als Grundlage für die Berechnungen zur Verfügung steht. Die Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung 212 und die Biegegeschwindigkeitsbegrenzung 213 werden zusätzlich noch mit den Informationen 130 in Bezug auf die statische Umgebung gefüttert. Diese beinhalten beispielsweise auch den Verlauf von Kreuzungen und von Kurven, was damit für die entsprechenden Verfahrensschritte unerlässlich ist. Die Entschleunigungsanfragebehandlung 214 und die Longitudinalplanerzeugung 214 werden weiter noch mit einer Hindernisliste gefüttert, um etwaige Hindernisse derart zu berücksichtigen, dass eine Kollision mit einem Hindernis, etwa durch Geschwindigkeitsanpassung mittels Entschleunigung und/oder mittels Bremsen, sowie mittels einer entsprechenden Longitudinalplanung verhindert werden kann.
In der longitudinalen Geschwindigkeitsplanung 211 (Engl.: „Longitudinal Speed Planning“) wird eine vom Fahrer gewählte Geschwindigkeit zu erreichen versucht, indem die longitudinale Geschwindigkeitskomponente des Endknotens K_End entsprechend angepasst wird. Dabei wird die Geschwindigkeit des Endknotens K_End als Zielgeschwindigkeit (Engl.: „Target Speed“) gesetzt. Dieser wird mittels der durch den Fahrer gesetzten Geschwindigkeit festgesetzt, wenn die Antikollisionskontrolle ACC aktiv ist oder es wird die gegenwärtige Geschwindigkeit v_ego festgesetzt, wobei obere und untere Grenzen durch eine maximale Geschwindigkeit V_max,endtime und/oder minimale Geschwindigkeit V_min,endtime zum Endzeitpunkt t_endknot festgeschrieben sind, welche sich mittels der geplanten maximalen Beschleunigung a_max,planned und geplanten Entschleunigung a_planned wie folgt durch Formeln 1 und 2 berechnen lassen: $V_{max, endtime} = V_{ego} + a_{max, planned} * t_{endknot}$
$V_{min, endtime} = V_{ego} - a_{planned} * t_{endknot}$
In der Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung 212 wird die longitudinale Geschwindigkeit des Ego-Fahrzeugs 1 durch den Straßenkrümmungsradius r der Kurve bestimmt, wenn eine bestimmte Krümmung r überschritten wird. Eine entsprechende Situation ist dabei in 6 mit einer Straßensituation eines Ego-Fahrzeugs 1 in einer Kurve, gezeigt. Dabei stellt die Kurvengeschwindigkeitsgrenze eine Funktion des Stra-ßenkrümmung dar und ist dabei insbesondere unabhängig von der Geschwindigkeit v des Ego-Fahrzeugs 1. Dabei stellen die Straßenkrümmungen rN die am jeweiligen Kurvenpunkt in der Fahrbahnmitte 9 gegebene Krümmung dar (durch eine Tangente berechenbar, was hier nicht gezeigt ist). Hier wird mittels eines exteroreceptiven Sensors, bspw. einer Kamera die jeweiligen Fahrbahnbegrenzungen einer durchgezogenen Linie 4 und einer gestrichelten Linie 5 erfasst und bis „zum Horizont“, also bis zur Sichtfeldgrenze des exteroreceptiven Sensors, verfolgt und daraus durch Abgleich mit einer berechneten Mittellinie der jeweilige Krümmungsradius rN_csl für jeden Punkt berechnet. Daraus ergibt sich die Kurvengeschwindigkeitsgrenze (Engl.: „curve speed limit“) V_csl nach Formel 3, die nicht überschritten werden darf, um ein Abdriften aus der Kurve und ein damit verbundenes Verlassen der Fahrbahn zu vermeiden, bei einer gegebenen Beschleunigung oberhalb der erlaubten Maximalkurvenbeschleunigung a_max,csl. (sqrt steht für Englisch „square root“, also der Wurzelfunktion) $V_{csl} = sqrt (a_{max, csl} {/rN}_{csl}) .$
Die Biegegeschwindigkeitsbegrenzung 213 entspricht gemäß den Ausführungen zur Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung 212 einer Geschwindigkeitsgrenze v_BSL, bei einem Bogenfahren, unabhängig von einer Kurvenkrümmung. Diese Bedingung kann etwa bei einem Abbiegen an einer Kreuzung gegeben sein. Hier ist die Biegegeschwindigkeitsgrenze v_BSL durch Funktion 5, einer Funktion in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit v_ego des Ego-Fahrzeugs 1 und der Gierrate Ψ* gegeben, unabhängig von einer Kurvenkrümmung, aber abhängig vom Betrag (abs) der Straßenkrümmung r_{curvature,BSL} nach Formel 4 $r_{curvature, BSL} = Ψ * {/V}_{ego}$
$v_{BSL} = sqrt (a_{max, BSL} /abs (r_{curvature, BSL}))$
mit Maximalbeschleunigung a_max,BSL bei Biegegeschwindigkeitsbegrenzung (Engl.: „Bend Speed Limit“ = BSL).
Die Entschleunigungsanfragebehandlung 214 behandelt dabei solche Fälle, in denen etwa eine Entschleunigung auf eine vorgegebene Geschwindigkeit angefragt wird, wobei der Ort an dem die vorgegebene Geschwindigkeit aber noch (weit) voraus liegt. Dabei kann es Sinn ergeben die gegenwärtige Verkehrs- und Betriebssituation dahingehend zu nutzen, wie sie auch über die entsprechend oben beschriebenen Informationen zur Verfügung gestellt werden kann, um die Geschwindigkeit anzupassen. Dazu kann aber zunächst sogar eine Beschleunigung sinnvoll sein, etwa um den laufenden Verkehr nicht zu beeinträchtigen. Wenn die Anfrage sich auf einen Ort bezieht, der außerhalb des Algorithmusplanungshorizonts liegt, dann kann es zu einer rekursiven Anpassung kommen, wobei immer wieder angepasste Trajektorien ausgegeben werden, um eine entsprechende Vorgabe bei Eintritt in den Planungshorizont in die Planung aufzunehmen und dann entsprechend auszuführen.
Insbesondere ist es möglich Geschwindigkeitsprofile für statische Zielgebiete, sowie für bewegte Zielgebiete bereitzustellen. Insbesondere bei bewegten Zielgebieten, die etwa bei einem Einfädeln in eine Lücke einer Kolonne vorkommen, kann insbesondere erst entschleunigt (gebremst) werden, dann eine konstante Geschwindigkeit gesetzt werden, um das bewegte Zielgebiet aufholen zu lassen, um dann abschließend in die Lücke und damit in das bewegte Zielgebiet zu beschleunigen. Dazu kann mittels einer angefragten Geschwindigkeit v₂ und einer Geschwindigkeit des Zielgebiets v_s2, einer Zielbeschleunigung ata, eine Zeit t₂ berechnet werden, nach Formel 6 zu $t 2 = {[(v_{2} - v_{s 2}) - sqrt [{(v_{2} - v_{s 2})}^{2} - 2 s_{2} a_{ta}]] {/a}_{ta}}$
wobei anschließend die folgende Logik Verwendung finden kann, um mindestens einen Zwischenknoten KN und den Endknoten K_End zu aktualisieren (zu updaten): Wenn die Zeit t des Knotens KN, K_End kleiner als t2 ist, wird die Knotengeschwindigkeit durch ein Geschwindigkeitsprofil für eine Zielgeschwindigkeit begrenzt. Ist die Knotenzeit t allerdings größer oder gleich t2, wird die Knotengeschwindigkeit durch die angefragte Zielgeschwindigkeit v2 begrenzt. Die entsprechenden Knotenwerte werden wie zuvor beschrieben ausgegeben.
In der Longitudinalplanerzeugung werden insbesondere verschiedene Fälle unterschieden, die die Position des Fremdfahrzeugs 2 miteinbeziehen, als Fremdfahrzeug 2 voraus mittig, also auf der gleichen Spur wie das Ego-Fahrzeug 1, voraus links, also vor dem Ego-Fahrzeug 1 aber auf der linken Fahrspur, einem Fahrzeug vor diesem links versetzten Fahrzeug, sowie entsprechende Positionen auf der rechten Seite des Ego-Fahrzeugs 1. Dabei wird eine entsprechende Minimaldistanz D_min in die verschiedenen Fälle miteinbezogen, die erfüllt sein muss zu jedem der Fremdfahrzeuge 2. Die Positionen der Fremdfahrzeuge und die Minimaldistanz werden bei einer entsprechenden gewünschten Fahrtrichtungsvorgabe in den Planungshorizont miteinbezogen, um die entsprechenden Knotengeschwindigkeiten KN und K_End entsprechend den Vorgabebedingungen anzupassen. Dieser Verfahrensschritt wird für jedes der Fremdfahrzeuge wiederholt. Für den Fall, dass die entsprechenden Fahrzeuge nicht existieren, werden diese ignoriert und die Schritte entsprechend übersprungen. Die jeweiligen Knotenwerte werden anschließend ausgegeben, wie zuvor beschrieben.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Entscheidungsbaums nach einem erfindungsgemäßen Verfahren 200, um die longitudinale Position und die Geschwindigkeit des Endknotens K_End zu bestimmen, auch wenn der Planungshorizont nicht ausreicht, um dies von Beginn an in jeder Situation zu gewährleisten. Zur besseren Übersichtlichkeit ist dabei der Entscheidungsbaum in die Spalten K, L, M mit den Zeilen O, I bis IV gegliedert. In LO wird die Miindestabstandposition berechnet, die zum Endzeitpunkt t_End vorliegt. In KI wird die notwendige konstante longitudinale Beschleunigung a_ego,normal berechnet, um die Position der gewählten Fahrtrichtung d_head-way zum Zeitpunkt t_End erreichen zu können. Auch wird in MI die notwendige konstante longitudinale Beschleunigung a_ego,fullstop berechnet, um zum Stillstand in der gewählten Fahrtrichtung d_headway zu kommen. Weiter wird in LII a_ego,normal und a_ego,fullstop, verwendet, um die Beschleunigung a_ego des Ego-Fahrzeugs 1 zu berechnen. In LIII wird die Minimaldistanz berechnet, die durch die Anwendung der Beschleunigung a_ego des Ego-Fahrzeugs entsteht.
Darauf baut die finale Entscheidung auf:
Bei KIV ist die einzuhaltende Mindestdistanz D_min größer als die Zielminimaldistanz D_min.ta, weshalb ein Normal-Mindestdistanz-Modus die gewünschte Distanz sicherstellt. Bei MIV ist die einzuhaltende Mindestdistanz D_min kleiner als Zielminimaldistanz D_min.ta, weshalb ein Modus bei Unterschreitung der Mindestzieldistanz aktiviert wird. Bei LIV ist die gegenwärtige Distanz Dt_emp kleiner als die Zielminimaldistanz D_min.ta, weshalb ein Modus zum Einhalten der Mindestzieldistanz aktiviert wird.
Darüber hinaus kann auch eine Nachbarspurblockierfahrzeugfunktion (Engl.: „Neighbor Lane Impeding Vehicle“ = NIV; nicht gezeigt) vorgesehen sein, die es etwa auf deutschen Autobahnen ermöglicht ein relativ zum Ego-Fahrzeug auf einer linken Spur fahrendes Fremdfahrzeug 2 derart in die Berechnungen einzubeziehen, dass dieses als Vorausfahrendes Fahrzeug fingiiert wird, wenn es eine gewisse Geschwindigkeit überschreitet. Dadurch können etwa gesetzliche Vorgaben in Bezug auf einen Rechtsüberholvorgang umgesetzt werden.
Auch kann eine Ruckbegrenzung bei Beschleunigungs- und/oder Bremsvorgängen derart eingebaut sein, dass sich ein Fahren insbesondere für den Fahrer und/oder andere Insassen (zusammen „die Passagiere“) angenehm gestaltet. Dabei werden die Zwischenknoten KN, bzw. der Endknoten K_End entsprechend derart angepasst, dass eine Überschreitung von bestimmten Beschleunigungswerten, wie sie etwa im Detail im allgemeinen Teil der Beschreibung dargestellt sind, nicht überschritten werden. Ausnahmen hiervon sind Kollisionspräventionsvorgänge und andere Notfalloperationen. Dabei werden für die Ruckbegrenzung zunächst die Geschwindigkeiten und/oder Beschleunigungswerte an den einzelnen Knoten berechnet und anschließend erst die Begrenzung eingezogen. Um die Begrenzungen einhalten zu können, werden des Weiteren die gewünschten Durchschnittsbeschleunigungen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Knoten der Trajektorie gespeichert und sie werden nur über die Zeit aktualisiert, um die gewünschten Geschwindigkeiten zu erreichen. Dabei werden die Abweichungen zu den in einem vorhergehenden Aktualisierungszyklus berechneten, bzw. gespeicherten Werten begrenzt. Es findet also eine Ruckbegrenzung über die Echtzeit statt, nicht entlang der Trajektorie. Die geplanten Beschleunigungen können in einem Updateschritt aktualisiert werden. Die entsprechenden Werte K_value der Knoten werden wie an anderer Stelle im Detail beschrieben ausgegeben.
8 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung des Informationsflusses eines erfindungsgemäßen Verfahren 200. Hierbei handelt es sich um eine entsprechend detailliertere Darstellung der 2, die den Informationsfluss, insbesondere zwischen den einzelnen Verfahrensschritten LOP 210, LAP 220, Knotenplatzierung 230 und Trajektorienberechnung 240 im Lichte der gemachten Ausführungen nochmals verdeutlicht. Dabei wird auf die zuvor beschriebenen Parameter, Funktionen und Informationsflüsse an dieser Stelle nicht erneut eingegangen und es wird entsprechend zurückverwiesen. Hier wird jedoch nochmals deutlich, dass die Werte K_value der Zwischenknoten KN und des Endknoten K_End aus der Lateralplanung 220 der Knotenplatzierung 230 zur Verfügung gestellt werden. Die Werte K_value umfassen dabei insbesondere die X und Y-Koordinate, sowie den Fahrtrichtungswinkel und die gegebene Kurvenkrümmung r an den einzelnen Zwischenknoten KN, sowie am Endknoten K_End. Diese kann aber auch insbesondere einen Fahrspurwechselstatus an eine Einheit rückfüttern, die eine Erzeugung 250 von Information 130 bezüglich der statischen Umgebung darstellt. Die Information 130 bzgl. der statischen Umgebung bezieht sich dabei insbesondere auf den Pfad, den das Ego-Fahrzeug nehmen soll, basierend etwa auf Fahrspurinformation. Diese Erzeugung 250 von Information 130 bezüglich der statischen Umgebung wird dabei mit einer Anzeige 83 über einen Spurwechsel zugefüttert von außen, sowie einer entsprechenden Gierrate 180 des Ego-Fahrzeugs 1. Wie zuvor beschrieben dient die Algorithmuszeitspanne 160 den Verfahrensschritten als Taktgeber. Nach Erzeugung 250 der Informationen 130 bezüglich der statischen Umgebung werden diese Informationen der Lateralplanung 220, zusammen mit einer Lateralmode 88 zugeleitet.
Des Weiteren werden in einer Ego-Fahrzeugdynamikbestimmung 260 die Geschwindigkeit v_ego des Ego-Fahrzeugs, dessen Gierrate 180, dessen gefilterte Gierrate 180' und die Lateral- und Longitudinalkomponenten der Beschleunigung a_ego des Ego-Fahrzeugs 1 in die Fahrzeugdynamikbestimmung 260 überführt. Daraus wird die gewichtete und gemittelte Lateralkomponente der Beschleunigung a_ego,av,lat des Ego-Fahrzeugs ermittelt, um eine Ruckbegrenzung zu etablieren, wie zuvor beschrieben und es wird die Longitudinalkomponente a_ego,long der Beschleunigung des Ego-Fahrzeugs 1 an die Knotenplatzierung 230 übermittelt. Diese können dabei mindestens teilweise durch Sensoraufzeichnungen dem Verfahren zugeführt werden.
Die Trajektorienberechnung 240 erstellt mittels der übermittelten Werte K_values des initialen Knoten K_init, der Zwischenknoten KN und des Endknotens K_End eine geplante Trajektorie 8 zur Verfügung, die durch Spline-Interpolation als nachfahrbare Trajektorie berechnet wurde. Die Spline-Interpolation ist exemplarisch und schematisch in der 13 veranschaulicht. Dabei zeigt 13A ein X-Komponente über Zeit Diagramm eines Splines, 13B ein Y-Komponente über Zeit Diagramm eines Splines; und 13C ein X-Komponente über Y-Komponente Diagramm eines Splines. Dabei wird einerseits deutlich, dass die Splines sowohl die Lateralkomponenten- als auch die Longitudinalkomponenteninformation in einer zeitlichen Abhängigkeit miteinbeziehen. Dabei wird das Spline entsprechend in Segmente geteilt, die jeweils durch die Knoten, hier K1, K2, K3 begrenzt sind, wobei Splinesegment S1 und S2 schematisch veranschaulicht sind. Die beiden Polynomfunktionen 5ter Ordnung setzen die jeweiligen Komponenten zu einer Trajektorie auf der x-y-Ebene zusammen, wie es schließlich in 13 C gezeigt ist. Dabei werden zunächst eine Reihe von Koeffizienten in einem linearen Gleichungssystem für die jeweiligen Splinesegmente S1, S2 bestimmt. Basierend auf diesen Koeffizienten wird die Spline-Interpolation durchgeführt. Daran anschließend werden kinematischen Berechnungen an jedem Trajektorienpunkt durchgeführt, wobei die Geschwindigkeiten in x- und y-Richtung, eine Absolutgeschwindigkeit, die Beschleunigungen in x- und y-Richtung und die Ruckwerte in x- und y-Richtung berechnet werden.
9 zeigt eine schematische Darstellung einer lateralen Planung 220 eines erfindungsgemäßen Verfahrens 200. Hier wird ebenfalls zurückverwiesen und auf eine Wiederholung der entsprechenden Ausführungen wird verzichtet. Die laterale Planung 220 umfasst dabei eine Spurwechselstatusmaschine 221, die die entsprechenden Informationen 82, 83 in Bezug auf einen Spurwechselmarker, eine Spurwechselentscheidung und einen Spurwechselstatus aufnimmt und zusammen mit einer lateralen Mode 88, basierend auf den Informationen 130 betreffend die statische Umgebung, wie etwa die Fahrspurgestaltung und deren -verlauf, verarbeitet. Die Informationen werden dabei nicht nur zu einem Fahrspurwechselstatus 89, Informationen betreffend eine vorige Fahrspur 89a, sowie eine Zielfahrspur 89b verarbeitet, die aus der Lateralplanung 220 ausgegeben werden können, um diese wiederum weiterzuverarbeiten in nachfolgenden Verfahrensschritten, wie an anderer Stelle beschrieben. Es findet auch eine Verteilung von Information innerhalb der lateralen Planung 220 statt. Dabei wird auch die in 11 gezeigte Position eines Ego-Fahrzeugs 1 auf einer Fahrspur benutzt. Dabei stellt die halbe Fahrspurbreite DA die Distanz zwischen Fahrspurbegrenzung und der Mitte der Fahrspur dar. Ego-Fahrzeuge fahren indes nicht immer entlang genau dieser (gedachten) Mittellinie 9 in der Mitte der Fahrspur, sondern vielmehr versetzt dazu, mit einem Abstand (dem kürzeren Abstand) zur Fahrspurbegrenzung, die hier in Form einer gestrichelten Linie 5 angedeutet ist. Diese Information D_B wird dabei in einer Intraspurpositionierung 222 aus der Information 130 bzgl. statischen Umgebung extrahiert und an eine Lateralbewegungseinschränkung 223 übermittelt, die auch das laterale Offset I_off und ein Geschwindigkeitsprofil v / 75 berücksichtigt. Dabei werden die Werte K_value der Knoten KN und K_End entsprechend wie zuvor beschrieben ausgegeben.
10 zeigt eine schematische Darstellung der Entscheidungsfindung im Spurwechselprozess nach einem erfindungsgemäßen Verfahren 200. Dabei wird eine Initialisierung 221a einer Spurwechselstatusmaschine 221 initiiert und eine Iteration 221 b gestartet. Während der Spurführung 221c wird überprüft, ob ein Spurwechsel nach links oder nach rechts angezeigt wird. Ist dem der Fall, so wird ein Spurwechsel 221d initiiert W. Dabei findet eine Überprüfung X statt, ob ein Spurwechsel möglich ist oder abgebrochen werden muss, etwa weil das Manöver nicht ausgeführt werden kann, da eine solche Fahrspur blockiert ist oder weil diese gar nicht existiert. Wenn eine solche Bedingung nicht vorliegt, also ein entsprechender Spurwechsel durchgeführt werden kann, kommt es zum Spurwechsel und daran anschließend zum Abschluss Z des Spurwechsels. Danach wird das laterale Offset l_off überprüft und die Information in Bezug auf die neue Fahrspur eingeholt und den weiteren Verfahrensschritten zur Verfügung gestellt. Wenn es keine Schwierigkeiten gibt, etwa weil das Fahrzeug die Spur erreicht hat, wird die Spurführung reinitialisiert Y.
12 zeigt eine schematische Darstellung einer Knotenplatzierungsstruktur nach einem erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei werden die zuvor beschriebenen Werte K_values,N in eine Trajektorienzuweisung für Zwischenknoten eingeführt. Entsprechend wird mit den beschriebenen Werten des Endknotens K_End und einer Trajektorienzuweisung für Endknoten K_End verfahren. Darin werden entsprechend die jeweiligen X- und Y-Komponenten K_values,X,Y extrahiert, um so die jeweiligen Zwischenknoten KN, bzw. den Endknoten K_End der simulierten Trajektorie 7 zuzuweisen derart, dass wie in 13A und 13B gezeigt zunächst eine X und eine Y Repräsentation der Knoteninformation über die Zeit t ermöglicht ist. Diese wird dann, wie zuvor beschrieben, zu einem Spline über eine Spline-Interpolation zusammengeführt, woraus sich die geplante Trajektorie 8 ergibt, welche von einem Fahrzeug nachgefahren werden kann.
Das Verfahren ist dabei nicht auf die hier dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern vermag auch vielmehr die verschiedenen Implementationen, die dem Fachmann aus der hiesigen Beschreibung, Figuren und den Ansprüchen hervorgehen abzudecken.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Dem-zufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmale herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden. Die Reihenfolge und/oder Anzahl aller Schritte des Verfahrens kann variiert werden.
Bezugszeichen

1: Ego-Fahrzeug
2: anderes Fahrzeug
3: Fahrzeugapproximation
3': Fahrzeugapproximation an vorhergesagter Position
4: durchgezogene Linie zur Fahrspurbegrenzung / Fahrbahnseitenbegrenzung
5: gestrichelte Linie zur Fahrspurbegrenzung / Fahrspurenabgrenzung
6: vorhergesagte Trajektorie des anderen Fahrzeugs
7: geplante Trajektorie des Ego-Fahrzeugs
8: Trajektorie des Ego-Fahrzeugs entlang der vorhergesagten Trajektorie
12: Fahrtrichtungswinkel
35: Steuereinrichtung
35a: Computerprogrammprodukt installiert Speichermedium der Steuereinrichtung und ausgeführt auf Steuereinrichtungs-CPU
70: Fahrer-gewählte Fahrtrichtung
71: derzeit gegebene Fahrtrichtung
72: geplante Fahrtrichtung
73: Minimaldistanz
74: Zielgeschwindigkeit
75: Geschwindigkeitsprofil
76a: Zwischenknoten Geschwindigkeit
76b: Zwischenknoten Distanz
77a: Endknoten Geschwindigkeit
77b: Endknoten Distanz
78: Longitudinalmode
80: Spurinformation
81: Informationen betreffend extrapolierte Spuren
82: Informationen in Bezug auf Spurwechselentscheidungsmarker und gegenwärtigen Spurwechselstatus
83: Signal, das angibt, dass ein Spurwechsel detektiert wurde
84: Beschleunigungsforderung der gegenwärtig von der Steuereinrichtung erzeugt wird
85: gefilterte Beschleunigungsforderung
86: zeitlich abgestimmte, elastische Splinestruktur (Engl.: „Timed Elastic Spline Structure“)
87: Informationen betreffend die gegenwärtige Ego-Fahrzeugkinematik
88: Lateralinformation
89: Spurwechselstatus der Spurwechselstatusmaschine
99a: Informationsfluss LOP zu LAP
99b: Informationsfluss LAP zu Knotenplatzierung
99c: Informationsfluss Knotenplatzierung zu Trajektorienberechnung
100: Daten- / informationseinstrom = Input
110: Fahrerdaten
120: Zielgebietsinformation
130: Statische Umgebung
140: Hindernisliste
150: Fahrzeugdynamik
160: Algorithmuszeitspanne
180: Gierrate
180`: gefilterte Gierrate
190: Ausgabe der geplanten Trajektorie = Trajektorienoutput
200: Verfahren zur Trajektorienplanung mittels Knotenplatzierung (Engl.: „knot-based trajectory planning“ = KTP)
210: Longitudinale Planung = LOP
211: Longitudinale Geschwindigkeitsplanung
212: Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung
213: Biegegeschwindigkeitsbegrenzung
214: Entschleunigungsanfragebehandlung
215: Longitudinalplanerzeugung
216: Longitudinalplanausgabe
220: Laterale Planung = LAP
230: Knotenplatzierung
240: Trajektorienberechnung
Ioff: laterales Offset
Lta: Zielfahrspur
K, L, M: Entscheidungsbaumspalten
O, I bis IV: Entscheidungsbaumzeilen
LO: Berechnung der IV-Position
KI: Berechnung der notwendigen konstanten longitudinalen Beschleunigung a_ego normal um die Position des gewählten Kopfrichtung dheadway zum Zeitpunkt te zu erreichen
KIV: Normal-IV-Modus stellt die gewünschte Distanz sicher
MI: Berechnung der notwendigen konstanten longitudinalen Beschleunigung a_egofullstop um zum Stillstand am gewählten Kopfrichtung dheadway zu kommen
MIV: Modus bei Unterschreitung der Mindestzieldistanz aktivieren
LII: Verwende a_egonormal und a_egofullstop, um a_ego zu berechnen
LIII: Berechne Minimaldistanz an IV-Position die durch die Anwendung von a_ego entsteht
LIV: Modus zum Einhalten der Mindestdistanz aktivieren
Da: halbe Fahrspurbreite
Db: Fahrspurversatz
Ddes: bevorzugter/gewünschter Abstand
Dmin: Mindestabstand
r: Kurvenkrümmung
r1: Kurvenkrümmung an Stelle 1
r2: Kurvenkrümmung an Stelle 2
r3: Kurvenkrümmung an Stelle 3
r4: Kurvenkrümmung an Stelle 4
r5: Kurvenkrümmung an Stelle 5
rN: Kurvenkrümmung an Stelle N mit N einer Zahl aus den natürlichen Zahlen
t: Zeit
te = tEnd: Endzeitpunkt
v: Ego-Fahrzeuggeschwindigkeit
vinit: initiale Geschwindigkeit
vEnd: Zielgeschwindigkeit
w: Rotationswinkel
y: y-Dimension der Bewegung aus Vogelperspektive / Lateralrichtung
x: x-Dimension der Bewegung aus Vogelperspektive / Longitudinalrichtung
Kinit: initial gesetzter Knoten
KN: Zwischenknoten nummeriert mit natürlichen Zahlen N
K1: erster Zwischenknoten
K2: zweiter Zwischenknoten
K3: dritter Zwischenknoten
K4: vierter Zwischenknoten
KEnd: Endknoten
Kvalues: Werte der Zwischenknoten und des Endknotens

Claims

Verfahren (200), insbesondere computerimplementiert, ausgebildet zur Trajektorienplanung (240) eines Ego-Fahrzeugs (1), gekennzeichnet dadurch, dass es die folgenden Schritte aufweist: - Platzierung (230) von Stützstellen (KN) basierend auf analytischen Rechenschritten, - Spline-Interpolation zwischen den Stützstellen (KN) derart ausgebildet, um eine Trajektorie (8) des Ego-Fahrzeugs (1) zu berechnen, wobei eine Vorwärtssimulation eine Lateralbewegung des Ego-Fahrzeugs simuliert und/oder wobei die analytischen Rechenschritte derart ausgebildet sind, mindestens eine Distanz (D_min, D_des) zwischen dem Ego-Fahrzeug (1) und mindestens einem Fremdfahrzeug (2) zu berücksichtigen.
Verfahren (200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die analytischen Rechenschritte numerische Berechnungen und Regeln aufweisen; und/oder wobei die mindestens eine Distanz (D_min, D_des) zwischen Ego-Fahrzeug (1) und Fremdfahrzeug (2) eine Minimaldistanz (D_min) umfasst, die insbesondere über den Verlauf einer geplanten Trajektorie (8) eingehalten werden muss; und/oder wobei die mindestens eine Distanz (D_min, D_des) eine Wunschdistanz (D_des) umfasst, die insbesondere am Ende der geplanten Trajektorie (8) eingehalten werden muss, insbesondere nach einem Fahrspurwechsel.
Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Lateralkomponenten und Longitudinalkomponenten in der Trajektorienplanung (240) kombiniert werden.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zukünftige Bewegung des Ego-Fahrzeugs (1) und/oder des mindestens einen Fremdfahrzeugs (2) in die Trajektorienplanung (240) einbezogen wird.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrzeugbeschränkungen in die Trajektorienplanung (240) einbezogen werden derart, dass nur fahrbare Trajektorien berücksichtigt werden müssen.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geplante Trajektorie (8) ausgegeben wird und/oder anderen Funktionen zur Verfügung gestellt wird und/oder überprüft wird.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (200) den Schritt einer Longitudinalplanung (210) aufweist, der eine Longitudinaldistanzplanung umfasst, wobei eine vordefinierte Distanz zwischen dem Ego-Fahrzeug (1) und dem Fremdfahrzeug (2) einbezogen wird und wobei eine Vorhersage über den zukünftigen Aufenthaltsort des Fremdfahrzeugs (2) in die Longitudinaldistanzplanung einbezogen wird derart, die vordefinierte Distanz zu respektieren.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren (200) den Schritt einer Lateralplanung (220) aufweist, wobei die Lateralplanung (220) laterale Bewegungsbegrenzungen einbezieht, wodurch die Vorwärtssimulation implementierbar ist derart, dass eine zukünftige Bewegung des Ego-Fahrzeugs (1) simuliert wird derart, dass das Ego-Fahrzeug (1) einer Fahrspur folgt unter Berücksichtigung der lateralen Bewegungsbegrenzungen und/oder derart, dass das Ego-Fahrzeug (1) eine Fahrspur wechselt unter Berücksichtigung der lateralen Bewegungsbegrenzungen.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt der Platzierung (230) von Stützstellen (KN) die Stützstellen (KN), basierend auf Informationen, die von der Longitudinalplanung (210) und/oder von der Lateralplanung (220) bereitgestellt werden, platziert.
Verfahren (200) wenigstens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spline-Interpolation eine zeitlich kontinuierliche Trajektorie beschreibt, die in einem Verfahrensschritt einer Trajektorienberechnung (240) ermittelt wird.
Verfahren (200) wenigstens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Longitudinalplanung (210) ausgebildet ist derart, eine gesetzte Geschwindigkeit (v_End) in der Zukunft zu erreichen; und/oder wobei die Longitudinalplanung (210) für den Fall, dass ein Fremdfahrzeug (2) anwesend ist, ausgebildet ist derart, eine vorgegebene Distanz (D_min, D_des) zwischen Ego-Fahrzeug (1) und Fremdfahrzeug (2) in der Zukunft einzuhalten oder zu erreichen; und/oder wobei die Longitudinalplanung (210) für den Fall, dass ein Fremdfahrzeug (2) anwesend ist, ausgebildet ist derart, eine notwendige Beschleunigung und/oder eine notwendige Entschleunigung analytisch zu berechnen, die notwendig ist/sind, um die gesetzte Distanz (D_min, D_des) zwischen Ego-Fahrzeug (1) und Fremdfahrzeug (2) zu erreichen und/oder zu halten; und/oder wobei die Longitudinalplanung (210) für den Fall, dass ein Fremdfahrzeug (2) anwesend ist, ausgebildet ist derart, eine gegebene Mindestdistanz (D_min) zwischen Ego-Fahrzeug (1) und Fremdfahrzeug (2) über den gesamten Verlauf eines (geplanten) Fahrmanövers aufrechtzuerhalten.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lateralplanung (220) die Vorwärtssimulation umfasst, die die Trajektorie simuliert, die ausgebildet ist derart, um das Ego-Fahrzeug zu einer Wunschposition zu führen, wobei die Trajektorie, abhängig von der gegenwärtigen Situation, als bequeme Trajektorie simuliert und/oder unter Ausnutzen der Aktuatorlimits des Ego-Fahrzeugs (1) simuliert wird.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schritt der Vorwärtssimulation einen gewünschten Fortbewegungswinkel (12) einer gegenwärtigen Position relativ zu einer Fahrspurmittellinie (9) bestimmt; und/oder wobei mindestens ein Schritt der Vorwärtssimulation eine Gierrate (180) bestimmt, die unter Berücksichtigung der Bewegungsbegrenzungen, benutzt werden soll; und/oder wobei mindestens ein Schritt der Vorwärtssimulation ausgebildet ist, derart, das Ego-Fahrzeug um den gewünschten Fortbewegungswinkel (12) in eine gewünschte Fortbewegungsrichtung zu rotieren; und/oder wobei mindestens ein Schritt der Vorwärtssimulation ausgebildet ist, derart um das Ego-Fahrzeug mit einer von der Longitudinalplanung (210) vorhergesagten Geschwindigkeit (v) vorwärtszubewegen.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vordefinierte Anzahl (N) von Stützstellen (KN) entlang der von der Lateralplanung (220) simulierten Trajektorie (7), insbesondere mittels der Vorwärtssimulation (diskret) simulierten Trajektorie (7), platziert werden, wobei die Spline-Interpolation die Trajektorie zwischen den Stützstellen als glatte Repräsentation einer Trajektorie (8) berechnet.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Longitudinalplanung (210) mindestens einen der folgenden Parameter in die Berechnung miteinbezieht - mindestens eine Fahrerinformation (110);; - mindestens eine Zielgebietsinformation (120); - mindestens eine statische Umgebungsinformation (130); - eine Hindernisliste (140); - mindestens eine Fahrzeugdynamik (150); und/oder - die Zeitspanne (160) des Algorithmus, insbesondere den Maximalzeithorizont des Algorithmus und/oder die Zeitspanne seit dem letzten Funktionsaufruf; und/oder wobei die Longitudinalplanung (210) mindestens einen der folgenden Parameter ausgibt: - eine vom Fahrer gewählte Fahrtrichtung (70); - eine gegenwärtige Fahrtrichtung (71); - eine geplante Fahrtrichtung (72); - eine Minimaldistanz (73); -eine Zielgeschwindigkeit (74); - ein Geschwindigkeitsprofil (75); - ein Beschleunigungsprofil; - eine Zwischenstützstelle (KN) und die dort vorliegende Geschwindigkeit; - eine Zwischenstützstelle (KN) und die dort vorliegende Distanz; - eine Endstützstelle (K_End) und die dort vorliegende Geschwindigkeit; und/oder - eine Endstützstelle (K_End) und die dort vorliegende Distanz.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstelle (KN) mindestens einen der folgenden Werte aufweist: - eine x-Koordinate (x); - eine y-Koordinate (y); - eine Longitudinalgeschwindigkeit (v_long); - eine Lateralgeschwindigkeit (v_lat); - eine Longitudinalbeschleunigung (a_long); - eine Lateralbeschleunigung (a_lat); und/oder - einen Zeitpunkt (t).
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine initiale Stützstelle (Kinit) mit dem Ego-Fahrzeug (1) verbunden ist, wogegen die Größen und Werte von Zwischenstützstellen (KN) wählbar sind und wobei die Größen und Werte einer Endstützstelle (K_End) wählbar sind mit Ausnahme des Zeitpunkts (t_End), welcher einen fixen Planungshorizont definiert.
Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spline-Interpolation auf Polynomen 5-ter Ordnung beruht, die insbesondere zeitabhängige Funktionen F(t) sind, die weiter insbesondere die Lateral- und Longitudinalkomponenten berücksichtigen.
Steuereinrichtung oder Fahrzeugsteueireinrichtung (35), ausgebildet und/oder eingerichtet derart, ein Verfahren (200) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Fahrzeug (1) oder semi-autonomes Fahrzeug oder autonomes Fahrzeug, umfassend eine Steuereinrichtung nach Anspruch 19.
Computerprogrammprodukt (35a) ausgebildet derart, um auf einer Steuereinrichtung nach Anspruch 19 ausgeführt zu werden, um ein Verfahren (200) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 18 durchzuführen.