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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs bei der Ansteuerung einer Zielposition nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
DE 10 2005 008 875 A1 beschrieben, ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers bei der Ansteuerung einer Zielposition bekannt. Dabei wird dem Fahrzeugführer durch eine haptische Rückkopplung vermittelt, ob er sich entlang einer vorab ermittelten Solltrajektorie zur Erreichung der Zielposition von der aktuellen Fahrzeugposition aus bewegt. Über veränderliche Hilfskräfte am Lenkrad wird signalisiert, ob sich das Fahrzeug entlang der Solltrajektorie bewegt, indem die zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend größer werden, je weiter sich das Fahrzeug von der Solltrajektorie wegbewegt, und indem die zur Betätigung des Lenkrades vom Fahrzeugführer aufzubringenden Kräfte zunehmend kleiner werden, je weiter sich das Fahrzeug auf die Solltrajektorie zubewegt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs bei der Ansteuerung einer Zielposition anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs bei der Ansteuerung einer Zielposition mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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In einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs bei der Ansteuerung einer Zielposition wird dem Fahrzeugführer durch eine haptische Rückkopplung vermittelt, ob er sich entlang einer vorab ermittelten Solltrajektorie zur Erreichung der Zielposition von einer aktuellen ersten Position aus bewegt.
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Erfindungsgemäß werden in einer Umgebung des Fahrzeugs mögliche Zielpositionen ermittelt und es werden Trajektorien ermittelt, entlang derer die möglichen Zielpositionen kollisionsfrei angesteuert werden können, wobei, wenn anhand eines Fahrzustands, einer Ausrichtung und einer Lage des Fahrzeugs relativ zu den Trajektorien ermittelt wird, dass der Fahrzeugführer beabsichtigt, entlang einer der Trajektorien zu fahren, diese Trajektorie als Soll-Trajektorie ausgewählt wird und ein auf eine Lenkung des Fahrzeugs einwirkendes Zusatzlenkmoment derart generiert wird, dass Lenkbewegungen entlang der Soll-Trajektorie unterstützt werden und von der Soll-Trajektorie abweichenden Lenkbewegungen entgegengewirkt wird. Unter Lenkbewegungen sind dabei Fahrerlenkbewegungen zu verstehen, d. h. Lenkbewegungen, die vom Fahrzeugführer durch Betätigen einer Lenkhandhabe, insbesondere eines Lenkrads, bewirkt werden. Der Fahrzeugführer wird somit durch das Zusatzlenkmoment unterstützt, die Lenkbewegungen, insbesondere Lenkradbewgungen, derart durchzuführen, dass das Fahrzeug entlang der Soll-Trajektorie geführt wird, wobei Lenkbewegungen, die ein Wegführen des Fahrzeugs von der Soll-Trajektorie bewirken, durch das der Abweichung von der Soll-Trajektorie entgegen wirkende Zusatzlenkmoment erschwert werden.
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Das Verfahren ermöglicht eine Unterstützung des Fahrzeugführers bei Ein- und Ausparkmanövern, wobei das Fahrzeug stets unter der vollen Kontrolle des Fahrzeugführers bleibt, d. h. es erfolgt kein vollautomatisches Manövrieren des Fahrzeugs, wodurch daraus resultierende Risiken vermieden werden, beispielsweise Kollisionen des Fahrzeugs mit von einer Umfelderfassungssensorik des Fahrzeugs nicht erfassten Hindernissen. Das Verfahren ist ohne eine zusätzliche explizite Starteingabe durch den Fahrzeugführer durchführbar, da das Zusatzlenkmoment nur generiert wird, wenn eindeutig ermittelt wird, dass der Fahrzeugführer entlang einer der ermittelten Trajektorien fahren möchte. Eine aufwändige zusätzliche Bedienung durch den Fahrzeugführer und ein Stillstand des Fahrzeugs zur Aktivierung des Verfahrens sind daher nicht erforderlich.
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Zusätzlich zu den Ein- und Ausparkmanövern, auch in mehreren Zügen, ist das Verfahren auch bei Rückwärtsfahrten, bei einem Rangieren in Engstellen oder bei einem Durchfahren von Engstellen oder bei Fahrten in Engstellen hinein anwendbar. Dazu muss nur jeweils eine eindeutige Zielposition ermittelbar sein, zu der sich das Fahrzeug bewegen könnte, und eine eindeutige Trajektorie für eine kollisionsfreie Bewegung des Fahrzeugs zu dieser Zielposition.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Verkehrssituation, und
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2 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs bei der Ansteuerung einer Zielposition.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Verkehrssituation, in welcher das Verfahren zur Unterstützung eines Fahrzeugführers eines Fahrzeugs F bei der Ansteuerung einer Zielposition ZP1, ZP2 nutzbar ist. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufs des Verfahrens.
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In 1 ist das Fahrzeug F während eines Einparkvorgangs dargestellt, in einer aktuellen ersten Position P1 zu Beginn des Einparkvorgangs und in einer mittels des Verfahrens geschätzten zukünftigen Position P2, in welcher sich das Fahrzeug F in einer fortgeschrittenen Phase des Einparkvorgangs befinden sollte. Zu Beginn des Einparkvorgangs fährt das Fahrzeug F auf einen Parkplatz auf, welcher sechs Stellplätze S aufweist, von denen vier bereits durch andere Fahrzeuge aF besetzt sind. Der Fahrzeugführer hat dadurch die Wahl zwischen zwei verbliebenen freien Parklücken PL1, PL2, in welche er das Fahrzeug F einparken kann.
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Das Fahrzeug F weist eine hier nicht näher dargestellte Umfelderfassungssensorik auf, welche in der Lage ist, geeignete Parklücken PL1, PL2 in der Umgebung des Fahrzeugs F zu erfassen. Zu diesem Zweck erfasst die Umfelderfassungssensorik beispielsweise Hindernisse und/oder Bodenmarkierungen im Umfeld des Fahrzeugs F. Hindernisse sind in diesem Beispiel die anderen Fahrzeuge aF, Bodenmarkierungen sind in diesem Beispiel Markierungen M der Stellplätze S. Die Umfelderfassungssensorik umfasst beispielsweise zumindest einen Radarsensor, Ultraschallsensor, Infrarotsensor, Lidarsensor und/oder zumindest eine Kamera, insbesondere eine Stereokamera und/oder andere geeignete Sensoren, sowie eine Verarbeitungseinheit zur Auswertung ermittelter Sensorergebnisse der Umfelderfassungssensorik.
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Zudem weist das Fahrzeug F eine Fahrzeugsensorik auf, mittels welcher ein aktueller Fahrzustand FZ des Fahrzeugs F sowie eine Lage L und Ausrichtung A des Fahrzeugs F ermittelt werden kann. Die Fahrzeugsensorik umfasst beispielsweise Sensoren zur Ermittlung einer Fahrgeschwindigkeit, einer Fahrbeschleunigung, einer Gierrate und/oder der Lage L und Ausrichtung A des Fahrzeugs F.
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Im Verfahren erfolgt, während sich das Fahrzeug F in der aktuellen ersten Position P1 befindet, eine Parklückenerkennung PLE, wobei mittels der Umfelderfassungssensorik unter Verwendung der Sensorergebnisse bezüglich der erfassten Hindernisse und Bodenmarkierungen, im hier dargestellten Beispiel der anderen Fahrzeuge aF und Markierungen M der Stellplätze S, die freien Parklücken PL1, PL2 auf dem Parkplatz anhand ihrer ermittelten Positionen und Abmessungen als für das Fahrzeug F geeignete Parklücken PL1, PL2 erkannt werden. In dieser Phase des Einparkvorgangs werden beide freien Parklücken P11, PL2 im Verfahren als mögliche Zielpositionen ZP1, ZP2 ermittelt, da aus der aktuellen ersten Position P1 beide freien Parklücken PL1, PL2 kollisionsfrei angesteuert werden können, d. h. beide freien Parklücken PL1, PL2 sind zum Parken des Fahrzeugs F geeignet.
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Um den Fahrzeugführer bei einem Einparkvorgang in eine der beiden möglichen freien Parklücken PL1, PL2 unterstützen zu können, erfolgt eine Trajektorienplanung TP, d. h. es werden Trajektorien T1, T2 ermittelt, entlang derer die möglichen Zielpositionen ZP1, ZP2 kollisionsfrei angesteuert werden können. Die ermittelten Trajektorien T1, T2 beinhalten einen optimalen geometrischen Fahrweg, entlang welchem das Fahrzeug F sich bewegen sollte, und einen optimalen Fahrzustand, welchen das Fahrzeug F an jedem Punkt der jeweiligen Trajektorie T1, T2 aufweisen sollte, d. h. zumindest eine jeweilige Fahrgeschwindigkeit und Gierrate in Abhängigkeit von einem noch zurückzulegenden Restweg bis zur jeweiligen Zielposition ZP1, ZP2, d. h. bis zu einem Haltepunkt in der jeweiligen Parklücke PL1, PL2. In diese Trajektorienplanung TP fließen die Sensorergebnisse der Fahrzeugsensorik ein, so dass die Trajektorien T1, T2 in Abhängigkeit vom aktuellen Fahrzustand FZ, und der aktuellen Lage L und Ausrichtung A des Fahrzeugs F derart geplant werden, dass das Fahrzeugs F, wenn es sich entlang einer der Trajektorien T1, T2 bewegt, die jeweilige Parklücke PL1, PL2 kollisionsfrei erreicht.
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Danach erfolgt ein Auswählen TA einer der Trajektorien T1 als Soll-Trajektorie ST. Dabei wird anhand der ermittelten Trajektorien T1, T2 und anhand des Fahrzustands FZ, der Lage L und Ausrichtung A des Fahrzeugs F zu den Trajektorien T1, T2 eine Wahrscheinlichkeit ermittelt, für welche Trajektorie T1, T2 sich der Fahrzeugführer entscheiden wird, wobei auch hier die Sensorergebnisse der Fahrzeugsensorik einfließen.
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Dazu wird eine Abweichung, d. h. eine laterale Abweichung und ein Winkel zwischen der aktuellen ersten Position P1 und dem aktuellen Fahrzustand FZ, d. h. der aktuellen Fahrgeschwindigkeit, Fahrbeschleunigung und Gierrate des Fahrzeugs F und der Soll-Position sowie dem Soll-Zustand auf den jeweiligen Trajektorien T1, T2 ermittelt. Des Weiteren wird eine Abweichung einer geschätzten zukünftigen Position P2 von einer zukünftigen Trajektorie-Sollposition und einem Fahrzustand auf den beiden Trajektorien T1, T2 beispielsweise in den folgenden ein bis zwei Sekunden ermittelt, wobei zur geschätzten zukünftigen Position P2 eine laterale Abweichung und ein Winkel des Fahrzeugs F in Bezug zu den Trajektorien T1, T2 und ein geschätzter zukünftiger Fahrzustand, d. h. eine Fahrgeschwindigkeit, Fahrbeschleunigung und Gierrate ermittelt werden.
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In diese Wahrscheinlichkeitsermittlungen fließen die ermittelten Abstände zu den beiden Zielpositionen ZP1, ZP2, d. h. zu den Haltepunkten in den jeweiligen Parklücken PL1, PL2, die aktuelle Fahrgeschwindigkeit, Fahrbeschleunigung, laterale Abweichung zu den ermittelten Trajektorien T1, T2, Winkel zu den Trajektorien T1, T2 und die aktuelle Gierrate des Fahrzeugs F ein.
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Im in 1 dargestellten Beispiel ist das Fahrzeug F in der aktuellen ersten Position P1 stärker in Richtung der ersten Trajektorie T1 ausgerichtet, wie anhand des Fahrtrichtungspfeils, welcher die aktuelle Fahrtrichtung des Fahrzeugs F wiedergibt, ersichtlich ist. Auch die aus dem aktuellen Fahrzustand FZ und der aktuellen Lage L und Ausrichtung A geschätzte zukünftige Position P2 befindet sich näher an der ersten Trajektorie T1 als an der zweiten Trajektorie T2. Daher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Fahrzeugführer für die erste freie Parklücke PL1 und daher für die erste Trajektorie T1 entscheiden wird, wesentlich höher, als dies für die zweite freie Parklücke PL2 und die zweite Trajektorie T2 der Fall ist.
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D. h. anhand des Fahrzustands FZ, der Ausrichtung A und der Lage L des Fahrzeugs F relativ zu den Trajektorien T1, T2 wird ermittelt, dass der Fahrzeugführer mit einer hohen Wahrscheinlichkeit beabsichtigt, entlang der ersten Trajektorien T1 zu fahren, so dass diese Trajektorie T1 als Soll-Trajektorie ST ausgewählt wird. Daraufhin wird ein auf eine Lenkung des Fahrzeugs F einwirkendes Zusatzlenkmoment ZL derart generiert, dass Lenkbewegungen entlang der Soll-Trajektorie ST unterstützt werden und von der Soll-Trajektorie ST abweichenden Lenkbewegungen entgegengewirkt wird.
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Diese Lenkunterstützung in Form des Zusatzlenkmomentes ZL kann automatisch aktiviert werden, sobald die Soll-Trajektorie ST ausgewählt ist, oder sie kann durch den Fahrzeugführer aktiviert werden, beispielsweise durch ein Bedienelement im Fahrzeug F. Zum Beispiel kann dem Fahrzeugführer in einer Anzeigeeinheit signalisiert werden, dass eine Soll-Trajektorie ST für ein Einparkmanöver ermittelt wurde, für welche auf eine Bestätigung des Fahrzeugführers hin die Lenkunterstützung erfolgt.
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Das Zusatzlenkmoment ZL wird derart generiert, das dem Fahrzeugführer das Gefühl vermittelt wird, das Fahrzeug F würde in einer entlang der Soll-Trajektorie ST verlaufenden Spurrille fahren, d. h. es wird bereits kleinen von der Soll-Trajektorie ST abweichenden vom Fahrer aufgebrachten Lenkbewegungen mit einem relativ starken Zusatzlenkmoment ZL entgegengewirkt, um das Fahrzeug F auf der Soll-Trajektorie ST zu halten.
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Das Zusatzlenkmoment ZL wird jedoch proportional zur aktuellen Positionen und Bewegungen des Fahrzeugs F relativ zur Soll-Trajektorie ST generiert. Auf diese Weise wird das Zusatzlenkmoment ZL feinstufig und situationsabhängig eingestellt. Dabei werden der Fahrzustand FZ und die Lage L und Ausrichtung A des Fahrzeugs F zur Soll-Trajektorie ST ständig ermittelt und überwacht. D. h. mit zunehmendem Fortschritt des Einparkvorgangs, bei welchem sich das Fahrzeug F auf der Soll-Trajelktorie ST befindet und sich zunehmend von der zweiten ermittelten Trajektorie T2 entfernt, so dass die Wahrscheinlichkeit für die erste Trajektorie T1 ständig steigt und für die zweite Trajektorie T2 ständig sinkt, wird die Lenkunterstützung durch das Zusatzlenkmoment ZL zunehmend stärker.
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Wird also anhand der Position und des Winkels des Fahrzeugs F, anhand des Abstandes zur ersten Zielposition ZP1 in der ersten freien Parklücke PL1 und anhand der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs F, um auf der ersten Zielposition ZP1 zu stoppen, sowie anhand der zeitlichen Änderungen dieser Größen die Wahrscheinlichkeit für die erste Trajektorie T1 als Soll-Trajektorie ST im Verlauf des Einparkvorgangs zunehmend größer, so wird die Lenkunterstützung für den Fahrzeugführer zunehmend gesteigert. Dies vermittelt dem Fahrzeugführer das Gefühl, als würde sich das Fahrzeug F entlang der Soll-Trajektorie ST in einer zunehmend tiefer und enger werdenden Spurrille bewegen.
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Zu Beginn des Einparkvorgangs an der aktuellen ersten Position P1 des Fahrzeugs F, an welcher die Wahrscheinlichkeit für die erste Trajektorie T1 nur geringfügig größer ist als für die zweite Trajektorie T2, ist die Lenkunterstützung in Form des Zusatzlenkmoments ZL in Richtung der ersten Trajektorie T1 noch relativ gering. Auf diese Weise wird der Fahrzeugführer nicht irritiert, falls er sich doch nicht für die erste Trajektorie T1 entscheidet. Bereits durch eine kleine Korrektur der Lage L, Ausrichtung A und des Fahrzustands FZ ist hier die Wahrscheinlichkeitsverteilung zwischen den Trajektorien T1, T2 noch zu verändern. In einer späteren Phase des Einparkvorgangs entlang der ersten Trajektorie T1 wird die Lenkunterstützung durch das Zusatzlenkmoment ZL zunehmend größer, da die Wahrscheinlichkeit für die erste Trajektorie T1 ständig zunimmt und für die zweite Trajektorie T2 ständig abnimmt.
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Aber auch in dieser fortgeschrittenen Phase behält der Fahrzeugführer die volle Kontrolle über das Fahrzeug F und insbesondere über die Lenkung des Fahrzeugs F. Beispielsweise bei einer vom Fahrer aufgebrachten starken Lenkbewegung und einer daraus resultierenden Abweichung von der ersten Trajektorie T1 sinkt die Wahrscheinlichkeit für diese Trajektorie T1 erheblich, so dass die Lenkunterstützung erheblich reduziert wird. D. h. kleinen von der Soll-Trajektorie ST abweichenden Lenkbewegungen wird mit einem starken Zusatzlenkmoment ZL entgegengewirkt, so dass, wie bereits beschrieben, das Fahrzeug F wie in einer Spurrille entlang der Soll-Trajektorie ST geführt wird. Bei einer stark von der Soll-Trajektorie ST abweichenden Lenkbewegung des Fahrers und/oder bei einer durch die Lenkbewegungen des Fahrers verursachten starken Abweichung der Ausrichtung A des Fahrzeugs F von der Soll-Trajektorie ST sinkt die Wahrscheinlichkeit für die erste Trajektorie T1 allerdings sofort ab, so dass die Auswahl dieser ersten Trajektorie T1 als Soll-Trajektorie ST aufgehoben wird und die Lenkunterstützung, d. h. das Zusatzlenkmoment ZL reduziert oder gänzlich eingestellt wird. Dies vermittelt dem Fahrzeugführer das Gefühl, als würde er durch eine starke Lenkbewegung aus der Spurrille herausfahren, wodurch die Führung des Fahrzeugs F durch die Spurrille beendet ist.
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Durch diese Ermittlung der Wahrscheinlichkeit, ob der Fahrzeugführer tatsächlich entlang einer der Trajektorien T1, T2 fahren möchte, ist das Verfahren auch ohne eine zusätzliche explizite Starteingabe durch den Fahrzeugführer durchführbar, da das Zusatzlenkmoment ZL nur generiert wird, wenn eindeutig ermittelt wird, dass der Fahrzeugführer entlang einer der ermittelten Trajektorien T1, T2 fahren möchte, bzw. mit zunehmender Wahrscheinlichkeit wird die Lenkunterstützung durch das Zusatzlenkmoment ZL erhöht. Ist für keine der möglichen Trajektorien T1, T2 eine deutlich erhöhte Wahrscheinlichkeit zu ermitteln, beispielsweise weil der Fahrzeugführer eine Straße, an welcher sich links und rechts Parkmöglichkeiten befinden, lediglich geradeaus durchfahren möchte, so wird keine Lenkunterstützung generiert, so dass der Fahrzeugführer nicht irritiert wird. Eine aufwändige zusätzliche Bedienung durch den Fahrzeugführer und ein Stillstand des Fahrzeugs F zur Aktivierung des Verfahrens sind daher nicht erforderlich.
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Zusätzlich zu den Ein- und Ausparkmanövern, auch in mehreren Zügen, ist das Verfahren auch bei Rückwärtsfahrten, bei einem Rangieren in Engstellen oder bei einem Durchfahren von Engstellen oder bei Fahrten in Engstellen hinein anwendbar. Dazu muss nur jeweils eine eindeutige. Zielposition ZP1, ZP2 ermittelbar sein, zu der sich das Fahrzeug F bewegen könnte, und eine eindeutige Trajektorie T1, T2 für eine kollisionsfreie Bewegung des Fahrzeugs F zu dieser Zielposition ZP1, ZP2.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Ausrichtung
- aF
- anderes Fahrzeug
- F
- Fahrzeug
- FZ
- Fahrzustand
- L
- Lage
- M
- Markierung
- P1
- aktuelle erste Position
- P2
- geschätzte zukünftige Position
- PL1, PL2
- Parklücke
- PLE
- Parklückenerkennung
- S
- Stellplatz
- ST
- Sol-Trajektorie
- T1, T2
- Trajektorie
- TA
- Auswählen
- TP
- Trajektorienplanung
- ZL
- Zusatzlenkmoment
- ZP1, ZP2
- Zielposition
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005008875 A1 [0002]