DE102023200080A1 - Method and control device for operating a vehicle - Google Patents
Method and control device for operating a vehicle Download PDFInfo
- Publication number
- DE102023200080A1 DE102023200080A1 DE102023200080.6A DE102023200080A DE102023200080A1 DE 102023200080 A1 DE102023200080 A1 DE 102023200080A1 DE 102023200080 A DE102023200080 A DE 102023200080A DE 102023200080 A1 DE102023200080 A1 DE 102023200080A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- trajectory
- vehicle
- criteria
- cost value
- candidate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
- B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
- B60W60/0011—Planning or execution of driving tasks involving control alternatives for a single driving scenario, e.g. planning several paths to avoid obstacles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W60/00—Drive control systems specially adapted for autonomous road vehicles
- B60W60/001—Planning or execution of driving tasks
- B60W60/0027—Planning or execution of driving tasks using trajectory prediction for other traffic participants
- B60W60/00274—Planning or execution of driving tasks using trajectory prediction for other traffic participants considering possible movement changes
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
- G08G1/16—Anti-collision systems
- G08G1/167—Driving aids for lane monitoring, lane changing, e.g. blind spot detection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (100), wobei unter Verwendung eines Deep-Learning-basierten Trajektoriengenerators (200) eine Schar (104) Trajektorienkandidaten (106) zum Erfüllen einer Fahraufgabe des Fahrzeugs (100) generiert wird, die Trajektorienkandidaten (106) von einem kostenbasierten Trajektorienselektor (202) eingelesen werden und basierend auf vordefinierten Kriterien (206) mit einem Kostenwert (210) bewertet werden, wobei der Trajektorienkandidat (106) mit dem besten Kostenwert (210) aus der Schar (104) ausgewählt wird und an eine Fahrzeugsteuerung des Fahrzeugs (100) zur Ausführung übergeben wird..The present invention relates to a method for operating a vehicle (100), wherein a family (104) of trajectory candidates (106) for fulfilling a driving task of the vehicle (100) is generated using a deep learning-based trajectory generator (200), the trajectory candidates (106) are read in by a cost-based trajectory selector (202) and are evaluated with a cost value (210) based on predefined criteria (206), wherein the trajectory candidate (106) with the best cost value (210) is selected from the family (104) and passed to a vehicle controller of the vehicle (100) for execution.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, ein entsprechendes Steuergerät sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.The invention relates to a method for operating a vehicle, a corresponding control unit and a corresponding computer program product.
Stand der TechnikState of the art
Ein autonomes, teilautonomes, automatisiertes oder teilautomatisiertes Fahrzeug kann eine Fahraufgabe innerhalb von Grenzen des jeweiligen Systems selbständig ausführen. Dazu plant ein Planungsmodul des Fahrzeugs eine Trajektorie zum Erfüllen der Fahraufgabe unter Berücksichtigung eines Verkehrsgeschehens im Bereich des Fahrzeugs. Die geplante Trajektorie wird dann durch ein Steuerungsmodul des Fahrzeugs abgearbeitet.An autonomous, semi-autonomous, automated or partially automated vehicle can independently carry out a driving task within the limits of the respective system. To do this, a planning module in the vehicle plans a trajectory to complete the driving task, taking into account traffic events in the area of the vehicle. The planned trajectory is then processed by a control module in the vehicle.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, ein entsprechendes Steuergerät, sowie ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Against this background, the approach presented here presents a method for operating a vehicle, a corresponding control device and a corresponding computer program product according to the independent claims. Advantageous further developments and improvements of the approach presented here emerge from the description and are described in the dependent claims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Ein Deep-Learning basiertes Planungsmodul eines autonomen, teilautonomen, automatisierten oder teilautomatisierten Fahrzeugs gibt herkömmlicherweise eine einzelne Trajektorie aus, ohne dass nachvollziehbar ist, warum genau diese Trajektorie durch das Planungsmodul ausgegeben wird. Dabei besteht ein Risiko, dass das Planungsmodul zwar zufällig die richtige Trajektorie ausgibt, jedoch durch das Deep-Learning falsche Kriterien zur internen Auswahl dieser Trajektorie lernt. So können beispielsweise in einer bisher nicht erlebten Grenzsituation diese falschen Kriterien zu einer falschen Trajektorie führen, obwohl die gleichen Kriterien bisher in einfachen Verkehrssituationen zu fahrbaren Trajektorien geführt haben.A deep learning-based planning module of an autonomous, semi-autonomous, automated or partially automated vehicle usually outputs a single trajectory without it being possible to understand why exactly this trajectory is output by the planning module. There is a risk that the planning module may randomly output the correct trajectory, but through deep learning it may learn incorrect criteria for internally selecting this trajectory. For example, in a previously unexperienced borderline situation, these incorrect criteria can lead to an incorrect trajectory, even though the same criteria have previously led to drivable trajectories in simple traffic situations.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird dem Deep-Learning basierte Planungsmodul eine Fahraufgabe gestellt und das Deep-Learning basierte Planungsmodul generiert mehrere unterschiedliche Trajektorien zur Auswahl. Das Deep-Learning wird hier nur für die Planung und nicht für die Auswahl verwendet. Die unterschiedlichen Trajektorien werden dann nach einem einheitlichen, nachvollziehbaren Schema bewertet und die Bewertungen miteinander verglichen. Dann wird die bestbewertete Trajektorie ausgewählt und ausgeführt beziehungsweise gefahren.In the approach presented here, the deep learning-based planning module is given a driving task and the deep learning-based planning module generates several different trajectories to choose from. The deep learning is only used for planning and not for selection. The different trajectories are then evaluated according to a uniform, comprehensible scheme and the evaluations are compared with each other. The best-rated trajectory is then selected and executed or driven.
Durch den hier vorgestellten Ansatz kann nachvollzogen werden, warum und wie die auszuführende Trajektorie ausgewählt worden ist. Dadurch kann sichergestellt werden, dass in einfachen Verkehrssituationen nicht nur zufällig die richtige Trajektorie ausgegeben wird.The approach presented here makes it possible to understand why and how the trajectory to be executed was selected. This ensures that in simple traffic situations the correct trajectory is not output by chance.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei unter Verwendung eines Deep-Learning-basierten Trajektoriengenerators eine Schar Trajektorienkandidaten zum Erfüllen einer Fahraufgabe des Fahrzeugs generiert wird, die Trajektorienkandidaten von einem kostenbasierten Trajektorienselektor eingelesen werden und basierend auf vordefinierten Kriterien mit einem Kostenwert bewertet werden, wobei der Trajektorienkandidat mit dem besten Kostenwert aus der Schar ausgewählt wird und an eine Fahrzeugsteuerung des Fahrzeugs zur Ausführung übergeben wird.A method for operating a vehicle is proposed, wherein a family of trajectory candidates for fulfilling a driving task of the vehicle is generated using a deep learning-based trajectory generator, the trajectory candidates are read in by a cost-based trajectory selector and are evaluated with a cost value based on predefined criteria, wherein the trajectory candidate with the best cost value is selected from the family and passed to a vehicle controller of the vehicle for execution.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.Ideas for embodiments of the present invention can be considered, among other things, as being based on the thoughts and findings described below.
Ein Fahrzeug kann ein autonomes, teilautonomes, automatisiertes oder teilautomatisiertes Fahrzeug sein. Eine Fahraufgabe des Fahrzeugs kann beispielsweise durch ein Navigationssystem vorgegeben werden. Die Fahraufgabe kann beispielsweise sein, einen Teilabschnitt einer geplanten Route abzufahren. Der Teilabschnitt kann beispielsweise von einer Fahrzeugposition zu einem Zwischenziel entlang der Route führen. Das Zwischenziel kann insbesondere in einem Erfassungsbereich von Sensoren des Fahrzeugs liegen.A vehicle can be an autonomous, semi-autonomous, automated or partially automated vehicle. A driving task of the vehicle can be specified, for example, by a navigation system. The driving task can be, for example, to drive a section of a planned route. The section can, for example, lead from a vehicle position to an intermediate destination along the route. The intermediate destination can in particular be within a detection range of the vehicle's sensors.
Ein Trajektoriengenerator kann Umfeldinformationen über ein Umfeld des Fahrzeugs und Objekte in dem Umfeld von den Sensoren des Fahrzeugs einlesen. Dann kann der Trajektoriengenerator mehrere Trajektorienkandidaten erstellen, um durch das Umfeld auf verschiedenen Pfaden zu dem Zwischenziel zu fahren.A trajectory generator can read environmental information about an environment of the vehicle and objects in the environment from the vehicle's sensors. The trajectory generator can then create several trajectory candidates to drive through the environment on different paths to the intermediate destination.
Während das Fahrzeug durch das Umfeld fährt, kann das Zwischenziel immer weiter entlang der Route verschoben werden, sodass das Fahrzeug das Zwischenziel nicht erreicht, bis das Ziel der Route erreicht ist.As the vehicle drives through the environment, the intermediate destination can be moved further and further along the route so that the vehicle does not reach the intermediate destination until the destination of the route is reached.
Ein Trajektorienkandidat kann ein Vorschlag für eine Trajektorie des Fahrzeugs sein. Die tatsächlich verwendete Trajektorie kann aus mehreren unterschiedlichen Trajektorienkandidaten ausgewählt werden.A trajectory candidate can be a suggestion for a trajectory of the vehicle. The trajectory actually used can be selected from several different trajectory candidates.
Eine Schar kann aus zumindest zwei unterschiedlichen Trajektorienkandidaten bestehen. Die Trajektorienkandidaten der Schar können zumindest an einem gemeinsamen Punkt beginnen. Die Trajektorienkandidaten enden dabei nicht zwingend alle am gleichen Endpunkt. Die Endpunkte der Trajektorienkandidaten können im Bereich des Zwischenziels liegen.A group can consist of at least two different trajectory candidates. The trajectory candidates of the group can at least start at a common point. The trajectory candidates do not necessarily all end at the same end point. The end points of the trajectory candidates can lie in the area of the intermediate goal.
Ein Trajektorienselektor kann Eigenschaften der Trajektorienkandidaten untersuchen und unter Berücksichtigung von festgelegten Kriterien beispielsweise mit einer Punktzahl, Note oder einem Zahlenwert bewerten. Die Punktzahlen, Noten oder Zahlenwerte werden zu einer Gesamtbewertung pro Trajektorienkandidat zusammengefasst. Die Gesamtbewertung repräsentiert einen zum Fahren des jeweiligen Trajektorienkandidats erforderlichen Aufwand. Der Aufwand kann als Kosten bezeichnet werden. Die Bewertung pro Trajektorienkandidat wird unter Verwendung eines einheitlichen Bewertungsschemas erstellt. Das Bewertungsschema deckt unterschiedliche Eigenschaften bzw. Kriterien ab. Durch die Bewertung werden die Trajektorienkandidaten vergleichbar.A trajectory selector can examine properties of the trajectory candidates and evaluate them, taking into account specified criteria, for example with a score, grade or numerical value. The scores, grades or numerical values are summarized to form an overall rating for each trajectory candidate. The overall rating represents the effort required to drive the respective trajectory candidate. The effort can be referred to as costs. The rating for each trajectory candidate is created using a uniform rating scheme. The rating scheme covers different properties or criteria. The rating makes the trajectory candidates comparable.
Die Kriterien können verändert werden. Dabei werden die Kriterien global, also jeweils für alle Trajektorienkandidaten einheitlich verändert. So kann die Vergleichbarkeit gewährleistet werden.The criteria can be changed. The criteria are changed globally, i.e. uniformly for all trajectory candidates. This ensures comparability.
Ein bester Kostenwert kann je nach Bewertungsschema der höchsten oder der niedrigsten Punktzahl, Note oder Zahlenwert entsprechen. Die unterschiedlichen Kostenwerte können zum Nachvollziehen der Auswahl ausgegeben werden.A best cost value can correspond to the highest or lowest score, grade or numerical value depending on the evaluation scheme. The different cost values can be output to help understand the selection.
Basierend auf den Kriterien kann zumindest eine Fahrqualität des jeweiligen Trajektorienkandidats in dem Kostenwert des Trajektorienkandidats abgebildet werden. Eine Fahrqualität kann bewerten, wie angenehm der Trajektorienkandidat abgefahren werden könnte. Beispielsweise kann eine Krümmung des Trajektorienkandidats und/oder ein Ruckeln während des Abfahrens des Trajektorienkandidats bewertet werden. Durch die Berücksichtigung der Fahrqualität kann eine für Passagiere des Fahrzeugs angenehme Fahrt erreicht werden. Ein stark gekrümmter Trajektorienkandidat kann abgewertet werden. Ebenso kann ein Trajektorienkandidat mit ruckartigen Geschwindigkeitsänderungen abgewertet werden.Based on the criteria, at least one driving quality of the respective trajectory candidate can be reflected in the cost value of the trajectory candidate. A driving quality can evaluate how pleasant the trajectory candidate could be to drive. For example, a curvature of the trajectory candidate and/or a jolt while driving the trajectory candidate can be evaluated. By taking the driving quality into account, a pleasant ride for passengers of the vehicle can be achieved. A strongly curved trajectory candidate can be downgraded. Likewise, a trajectory candidate with jerky speed changes can be downgraded.
Als eines der Kriterien kann ein Einhalten einer Fahrspur bewertet werden. Ein Trajektorienkandidat kann beispielsweise eine Kurve schneiden und dabei eine benachbarte Fahrspur verletzen. Aufgrund des Schneidens kann der Trajektorienkandidat abgewertet werden, da so ein Fahrverhalten für andere Verkehrsteilnehmer schlecht vorhersehbar ist und zu gefährlichen Verkehrssituationen führen kann. Ebenso kann der Trajektorienkandidat abgewertet werden, wenn das Fahrzeug beim Abfahren des Trajektorienkandidats innerhalb seiner Fahrspur hin und her taumeln würde. Das Einhalten der Fahrspur kann durch einen Abstand des Trajektorienkandidaten von einer Mitte der Fahrspur bewertet werden.One of the criteria that can be evaluated is whether the vehicle is keeping to a lane. For example, a trajectory candidate can cut a curve and violate an adjacent lane in the process. The trajectory candidate can be downgraded due to the cutting, as this makes driving behavior difficult for other road users to predict and can lead to dangerous traffic situations. The trajectory candidate can also be downgraded if the vehicle would stagger back and forth within its lane when driving along the trajectory candidate. Lane compliance can be evaluated by the distance of the trajectory candidate from the center of the lane.
Als eines der Kriterien kann ein Erfüllen der Fahraufgabe bewertet werden. Ein Trajektorienkandidat kann vor dem gesetzten Zwischenziel enden. Je weiter entfernt der Trajektorienkandidat von dem Zwischenziel endet, umso schlechter kann der Trajektorienkandidat bewertet werden.Completion of the driving task can be evaluated as one of the criteria. A trajectory candidate can end before the set intermediate goal. The further away the trajectory candidate ends from the intermediate goal, the worse the trajectory candidate can be evaluated.
Auf den einzelnen Kriterien basierende Einzelkosten können deterministisch und regelbasiert zu dem Kostenwert zusammengeführt werden. Das deterministische und regelbasierte Bewerten und Zusammenführen kann die Bewertung nachvollziehbar machen. Fehler in der Bewertung können so erkannt und korrigiert werden.Individual costs based on the individual criteria can be combined to form the cost value in a deterministic and rule-based manner. The deterministic and rule-based evaluation and merging can make the evaluation comprehensible. Errors in the evaluation can thus be identified and corrected.
Der Kostenwert kann als gewichtete Summe von auf den einzelnen Kriterien basierenden Einzelkosten bestimmt werden. Die Einzelkosten können mit Gewichtungsfaktoren in den Kostenwert eingehen. Dadurch können wichtige Kriterien den Kostenwert stärker beeinflussen als weniger wichtige Kriterien. Die Gewichtungsfaktoren können vordefiniert sein.The cost value can be determined as a weighted sum of individual costs based on the individual criteria. The individual costs can be included in the cost value using weighting factors. This means that important criteria can have a greater influence on the cost value than less important criteria. The weighting factors can be predefined.
Zusätzlich zu der Schar kann unter Verwendung des Trajektoriengenerators eine Bewegungsvorhersage anderer Verkehrsteilnehmer generiert werden. Der Kostenwert jedes Trajektorienkandidats kann ferner unter Verwendung der Bewegungsvorhersage bestimmt werden. Eine Bewegungsvorhersage kann erwartete Trajektorien anderer Verkehrsteilnehmer abbilden. Die Bewegungsvorhersage kann basierend auf aktuellen Positionen beziehungsweise aktuellen Bewegungen der anderen Verkehrsteilnehmer und/oder zurückliegenden Positionen beziehungsweise einer Historie der Bewegungen der anderen Verkehrsteilnehmer erstellt werden. Die Bewegungsvorhersage kann abbilden, wann die anderen Verkehrsteilnehmer wo erwartet werden. Die Trajektorienkandidaten können auf Konflikte mit der Bewegungsvorhersage überprüft werden.In addition to the family, a movement prediction of other road users can be generated using the trajectory generator. The cost value of each trajectory candidate can also be determined using the movement prediction. A movement prediction can map expected trajectories of other road users. The movement prediction can be created based on current positions or current movements of the other road users and/or past positions or a history of the movements of the other road users. The movement prediction can map when and where the other road users are expected. The trajectory candidates can be checked for conflicts with the movement prediction.
Als eines der Kriterien kann eine Anzahl an Kollisionen zwischen dem Trajektorienkandidat und der Bewegungsvorhersage bewertet werden. Eine Kollision kann erkannt werden, wenn ein Mindestabstand zwischen einem anderen Verkehrsteilnehmer und dem Fahrzeug beim Abfahren eines Trajektorienkandidats unterschritten werden würde. Die Trajektorienkandidaten können erwartete Trajektorien der anderen Verkehrsteilnehmer kreuzen. Dabei kann berücksichtigt werden, ob das Kreuzen stattfindet, wenn der andere Verkehrsteilnehmer sich bereits von einem Kreuzungspunkt weg bewegt haben wird oder den Kreuzungspunkt erst nach dem Kreuzen erreichen wird.One of the criteria can be a number of collisions between the trajectory candidate and the movement prediction. A collision can be detected if a minimum distance between another road user and the vehicle is exceeded when driving along a trajectory candidate. The trajectory candidates can cross expected trajectories of the other road users. It can be taken into account whether the crossing will take place when the other road user will have already moved away from an intersection point or will only reach the intersection point after the crossing.
Vor der Bewertung kann unter Verwendung einer nicht-Maximum-Unterdrückung aus der Schar eine Auswahl an Trajektorienkandidaten für die Bewertung getroffen werden. Durch eine nicht-Maximum-Unterdrückung können sehr ähnliche Trajektorienkandidaten aus der Schar entfernt werden und Rechenaufwand eingespart werden. Die ausgewählten Trajektorienkandidaten unterscheiden sich dann zumindest in einem Merkmal wesentlich voneinander.Before the evaluation, a selection of trajectory candidates for evaluation can be made from the family using a non-maximum suppression. By using a non-maximum suppression, very similar trajectory candidates can be removed from the family and computational effort can be saved. The selected trajectory candidates then differ significantly from one another in at least one feature.
Das Verfahren ist vorzugsweise computerimplementiert und kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.The method is preferably computer-implemented and can be implemented, for example, in software or hardware or in a mixed form of software and hardware, for example in a control unit.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät für ein Fahrzeug, wobei das Fahrerassistenzsystem dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.The approach presented here further creates a control unit for a vehicle, wherein the driver assistance system is designed to carry out, control or implement the steps of a variant of the method presented here in corresponding devices.
Das Steuergerät kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder einer Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.The control unit can be an electrical device with at least one computing unit for processing signals or data, at least one storage unit for storing signals or data, and at least one interface and/or a communication interface for reading in or outputting data that is embedded in a communication protocol. The computing unit can be, for example, a signal processor, a so-called system ASIC or a microcontroller for processing sensor signals and outputting data signals depending on the sensor signals. The storage unit can be, for example, a flash memory, an EPROM or a magnetic storage unit. The interface can be designed as a sensor interface for reading in the sensor signals from a sensor and/or as an actuator interface for outputting the data signals and/or control signals to an actuator. The communication interface can be designed to read in or output the data wirelessly and/or via a cable. The interfaces can also be software modules that are present, for example, on a microcontroller alongside other software modules.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also advantageous is a computer program product or computer program with program code that can be stored on a machine-readable carrier or storage medium such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out, implement and/or control the steps of the method according to one of the embodiments described above, in particular when the program product or program is executed on a computer or device.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Steuergeräts und des Verfahrens in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.It is noted that some of the possible features and advantages of the invention are described herein with reference to different embodiments. A person skilled in the art will recognize that the features of the controller and the method can be combined, adapted or exchanged in a suitable manner to arrive at further embodiments of the invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
-
1 zeigt eine Darstellung eines Fahrzeugs in einer Verkehrssituation mit einer Schar Trajektorienkandidaten; und -
2 zeigt eine Darstellung eines Verfahrensablaufs eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 shows a representation of a vehicle in a traffic situation with a set of trajectory candidates; and -
2 shows a representation of a method flow of a method according to an embodiment.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder gleichwirkende Merkmale.The figures are merely schematic and not to scale. Identical reference symbols denote identical or equivalent features.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die in
Auf der benachbarten Fahrspur fährt ein anderes Fahrzeug 108 neben dem Fahrzeug 100. Das andere Fahrzeug 108 fährt geringfügig nach vorne versetzt zu dem Fahrzeug 100.In the adjacent lane, another
Der Trajektorienplaner 200 gibt hier drei Trajektorienkandidaten 106 für das Fahrzeug 100 aus. Die Trajektorienkandidaten 106 werden in einem Trajektorienselektor 202 nach einem einheitlichen Bewertungsschema 204 mit den gleichen Kriterien 206 bewertet.The
Hier werden die Trajektorienkandidaten 106 beispielsweise nach Anzahl von Kollisionen und Entfernung zum Zwischenziel 110 bewertet.Here, the
Die Anzahl Kollisionen wird unter Verwendung einer Bewegungsvorhersage 208 des anderen Fahrzeugs 108 bestimmt. Die Bewegungsvorhersage 208 wird ebenfalls durch den Trajektoriengenerator 200 ausgegeben. Hier fährt das andere Fahrzeug 108 weiter auf seiner Fahrspur.The number of collisions is determined using a
Der erste Trajektorienkandidat 106 verläuft weiter auf der Fahrspur des Fahrzeugs 100 und wechselt nicht auf die andere Fahrspur. Dadurch bleibt der erste Trajektorienkandidat 106 kollisionsfrei, verfehlt das Zwischenziel 110 aber auch um eine Fahrspurbreite.The
Der zweite Trajektorienkandidat 106 verzögert das Fahrzeug 100 und wechselt hinter dem anderen Fahrzeug 108 auf die andere Fahrspur. Dadurch bleibt auch der zweite Trajektorienkandidat 106 kollisionsfrei und erreicht das Zwischenziel 110 bis auf weniger als einen Meter.The
Der dritte Trajektorienkandidat 106 beschleunigt das Fahrzeug 100 und schert vor dem anderen Fahrzeug 108 auf die andere Fahrspur. Dadurch erreicht der dritte Trajektorienkandidat 106 das Zwischenziel 110 bis auf weniger als einen Meter. Das andere Fahrzeug 108 müsste jedoch bremsen, um eine Kollision zu vermeiden.The
Der Trajektorienselektor 202 bildet die Bewertungen in einem Kostenwert 210 ab und wählt den Trajektorienkandidat 106 mit dem besten Kostenwert 210 für eine Steuerung des Fahrzeugs 100 aus.The
Nachfolgend werden mögliche Ausgestaltungen der Erfindung nochmals zusammengefasst bzw. mit einer geringfügig anderen Wortwahl dargestellt.In the following, possible embodiments of the invention are summarized again or presented using slightly different wording.
Es wird eine kostenbasierte Trajektorienauswahl vorgestellt.A cost-based trajectory selection is presented.
Die Aufgabe eines Planungsmoduls in einem autonomen Fahrzeug besteht darin, einen sicheren, fahrbaren Weg zu berechnen und dabei zusätzliche Anforderungen zu erfüllen, wie z. B. den Komfort der Fahrgäste, die Einhaltung von Verkehrsregeln und das Erreichen eines bestimmten Ziels. In den meisten Systemen erhält das Planermodul Eingaben von einem Wahrnehmungsmodul. Dazu gehören die statische Umgebung, wie Straßenbegrenzungen und Fahrspuren, und der Zustand anderer Verkehrsteilnehmer, einschließlich der Vergangenheit. Unter der Annahme, dass der Planer Informationen über die aktuelle und vorherige Position, die Größe des Ego-Fahrzeugs und anderer Verkehrsteilnehmer sowie einige sinnvolle Straßeninformationen hat, soll der Planer einen Pfadvorschlag erstellen. Dieser Vorschlag wird verfeinert und dann von der Fahrzeugsteuerung angewendet, um ein vordefiniertes Ziel auf sichere Weise zu erreichen.The task of a planning module in an autonomous vehicle is to calculate a safe, drivable path while meeting additional requirements such as passenger comfort, compliance with traffic rules, and reaching a specific destination. In most systems, the planner module receives inputs from a perception module. This includes the static environment, such as road boundaries and lanes, and the state of other road users, including past ones. Assuming that the planner has information about the current and previous position, the size of the ego vehicle and other road users, and some meaningful road information, the planner is supposed to produce a path proposal. This proposal is refined and then applied by the vehicle controller to reach a predefined destination in a safe manner.
Auf neuronalen Netzen basierende Planermodule liefern üblicherweise eine einzelne Trajektorie für das Ego-Fahrzeug. Die Qualität dieser Trajektorie in Bezug auf Sicherheit und Komfort hängt von der Entscheidung des neuronalen Netzes zur Inferenzzeit ab. Bisher gibt es keine überwachte oder erklärbare Begründung für die Entscheidung des neuronalen Netzes für die eine geplante Trajektorie.Neural network-based planner modules typically provide a single trajectory for the ego vehicle. The quality of this trajectory in terms of safety and comfort depends on the neural network's decision at inference time. So far, there is no supervised or explainable reasoning for the neural network's decision for the one planned trajectory.
Moderne, auf Deep Learning (DL) basierende Planermodule können mehrere mögliche Trajektorien für verschiedene Eingaben und Ziele bereitstellen. Sie können verschiedene Trajektorien für das Ego-Fahrzeug und die anderen Agenten im Verkehr generieren. Die Gründe für die Auswahl der wahrscheinlichsten Trajektorie sind jedoch nicht bekannt.Modern deep learning (DL)-based planner modules can provide multiple possible trajectories for different inputs and goals. They can generate different trajectories for the ego vehicle and the other agents in traffic. However, the reasons for selecting the most likely trajectory are unknown.
Die Hauptidee des vorgestellten Ansatzes besteht darin, einen stochastischen, auf Deep Learning (DL) basierenden Planer zu verwenden, um Trajektorienkandidaten zu generieren, und dann einen Bewertungsmechanismus zu verwenden, um diese Trajektorien auf der Grundlage verschiedener (veränderbarer) Kriterien der Fahrqualität zu bewerten, z. B. Krümmung, Ruckeln, Spurhaltung usw. Die beste Trajektorie wird ausgewählt und an die Bewegungssteuerung weitergeleitet, um das Fahrzeug zu kontrollieren.The main idea of the presented approach is to use a stochastic deep learning (DL) based planner to generate candidate trajectories and then use an evaluation mechanism to evaluate these trajectories based on various (modifiable) criteria of ride quality, e.g., curvature, judder, lane keeping, etc. The best trajectory is selected and passed to the motion controller to control the vehicle.
Die Berechnung der Punktzahl ist ein deterministisches, regelbasiertes Verfahren, das verifiziert und getestet werden kann, was ein zusätzliches Maß an Sicherheit bietet. Aufgrund des Mechanismus zur Auswahl der Trajektorien gibt es ein Maß an Erklärbarkeit, das bei rein auf maschinellem Lernen basierenden Systemen fehlt. Die vorgestellte Methode reduziert die Rolle des Zufalls bei der Entscheidungsfindung und behält gleichzeitig alle Fähigkeiten moderner, auf neuronalen Netzen basierender Modelle bei.
Im folgenden Abschnitt wird der Gesamtaufbau der vorgestellten Methode beschrieben. Das Planersystem besteht aus zwei Hauptteilen, dem Trajektoriengenerator und dem punktebasierten Trajektorienselektor.The following section describes the overall structure of the presented method. The planner system consists of two main parts, the trajectory generator and the point-based trajectory selector.
Der Trajektoriengenerator ist ein Pfadplaner, der mehrere mögliche Ego-Fahrzeugpfade für die Zukunft generieren kann. Der Pfad kann als eine Reihe von aufeinanderfolgenden Orten definiert werden, wobei jedes Element beschreibt, wo sich das Ego-Fahrzeug und die anderen Agenten in der Zukunft befinden sollen. Darüber hinaus kann er weitere Merkmale enthalten, wie z.B. die erforderliche Geschwindigkeit oder Orientierung für jedes Bild.The trajectory generator is a path planner that can generate several possible ego-vehicle paths for the future. The path can be defined as a series of consecutive locations, where each element describes where the ego-vehicle and the other agents should be in the future. In addition, it can contain other features, such as the required speed or orientation for each frame.
An dieses Modul werden zwei Anforderungen gestellt. Es soll in der Lage sein, mehrere Trajektorien für einen Agenten zu erstellen und Vorhersagen für die gesamte Szene zu liefern (d. h. auch für die zukünftigen Trajektorien der anderen Agenten). Bei der ersten Fähigkeit handelt es sich in der Regel um eine Art stochastisches Verfahren. Die Rückgabe der gesamten Szene ist in der Regel ein Merkmal von Verhaltensvorhersagemethoden, die jedoch nicht an das Ziel gebunden sind, so dass es keine Möglichkeit gibt, die Ego-Route zu beeinflussen, was hier eine gewünschte Funktionalität ist.There are two requirements for this module. It should be able to generate multiple trajectories for an agent and provide predictions for the whole scene (i.e. also for the future trajectories of the other agents). The first capability is usually some kind of stochastic procedure. Returning the whole scene is usually a feature of behavior prediction methods, but they are not tied to the goal, so there is no way to influence the ego route, which is a desired functionality here.
In der Praxis hat sich ein latent variables neuronales Netz bewährt, es kann aber auch jedes andere stochastische Modell verwendet werden. Konkret wird ein System verwendet, das ein neuronales Graphen-Netzwerk verwendet, um die statische und dynamische Umgebung zu enkodieren, mit einem latenten neuronalen Netzwerk, das auf die Ego-Zielpositionen (entweder vorhergesagt oder von außen vorgegeben) konditioniert ist, um Trajektorien punktebasiert auszugeben.In practice, a latent variable neural network has proven to be effective, but any other stochastic model can be used. Specifically, a system is used that uses a graph neural network to encode the static and dynamic environment, with a latent neural network conditioned on the ego target positions (either predicted or externally specified) to output trajectories based on points.
Der punktebasierte Trajektorienselektor schätzt die Qualität möglicher Ego-Trajektorien, die vom Trajektoriengenerator bereitgestellt werden, im Hinblick auf die vorhergesagten Bewegungen anderer Agenten anhand einer regelbasierten Punktzahl ein.The score-based trajectory selector estimates the quality of possible ego trajectories provided by the trajectory generator with respect to the predicted movements of other agents using a rule-based score.
Eine andere Möglichkeit der Implementierung der vorgeschlagenen Funktionalität besteht darin, mehrere vom Trajektoriengenerator erzeugte Zukunftsszenarien zu verwenden, wobei jedes Szenario eine vorhergesagte Trajektorie für jedes dynamische Hindernis enthält. Anstelle von einfachen Trajektorien können auch Posteriori-Verteilungen für jedes Zeitfenster für jedes dynamische Hindernis verwendet werden.Another way to implement the proposed functionality is to use multiple future scenarios generated by the trajectory generator, where each scenario contains a predicted trajectory for each dynamic obstacle. Instead of simple trajectories, posterior distributions for each time window for each dynamic obstacle can also be used.
Für Ego-Pfade können beliebige Punktzahlen definiert werden, aber es gibt einige Punktzahlen, die eine deutliche Verbesserung der Qualität und der Erklärbarkeit des geplanten Pfades bedeuten. Zum Beispiel kann die Anzahl der Kollisionen in den vorhergesagten zukünftigen Zeiträumen für jeden Pfadkandidaten gezählt werden. Auch die Einhaltung der Fahrspur kann auf der Grundlage des durchschnittlichen Abstands zur Fahrbahnmittellinie bewertet werden. Wenn ein Ziel durch eine bestimmte Position vorgegeben ist, kann der Abstand zwischen dem Ende des Pfadkandidaten und dem Ziel leicht berechnet werden, um die Einhaltung des Ziels zu bewerten.Any score can be defined for ego paths, but there are some scores that provide a significant improvement in the quality and explainability of the planned path. For example, the number of collisions in the predicted future periods can be counted for each path candidate. Also, lane compliance can be evaluated based on the average distance to the lane centerline. If a goal is given by a specific position, the distance between the end of the path candidate and the goal can be easily calculated to evaluate goal compliance.
Das Selektionsmodul nimmt die vom Trajektoriengenerator gelieferten Trajektorien und wählt dann optional durch nicht-maximale Unterdrückung eine Reihe von signifikant unterschiedlichen Trajektorien aus. Anschließend berechnet es die Punktzahlen für jede Trajektorie. Die endgültige Punktzahl einer Trajektorie ist eine gewichtete Summe der Punktzahlen. Der Planer wählt die Trajektorie mit der höchsten Punktzahl aus. Die wichtigsten Schritte sind in
In
In
Herkömmlicherweise setzt jede funktionierende Bewegungsplanungslösung die DL-Technologie voraus. Bei DL-basierten Bewegungsplanern handelt es sich in der Regel um Black-Box-Modelle, was ihre direkte Anwendung bei sicherheitskritischen Problemen, wie z. B. dem selbstfahrenden Fahren, behindert. Andererseits gewährleistet die Verwendung eines punktebasierten Planers als Sicherheitsschicht über dem DL-Modell die Erklärbarkeit, indem die Qualität und Sicherheit der geplanten Trajektorie bewertet wird. Eine Kollisionsabschätzung oder ein komfortabler metrischer Wert kann dem Benutzer mitgeteilt werden (z. B. auf dem Bildschirm des Bordcomputers).Traditionally, any viable motion planning solution requires DL technology. DL-based motion planners are usually black-box models, which hinders their direct application to safety-critical problems, such as self-driving. On the other hand, using a point-based planner as a safety layer on top of the DL model ensures explainability by the quality and safety of the planned trajectory is assessed. A collision estimate or a convenient metric value can be communicated to the user (e.g. on the on-board computer screen).
Der vorgestellte Ansatz könnte eine gute Erweiterung für jedes Planermodul sein, das mehrere Trajektorienvorschläge für das Ego-Fahrzeug liefert und Vorhersagen über das zukünftige Verhalten der anderen Verkehrsteilnehmer macht.The presented approach could be a good extension for any planner module that provides multiple trajectory suggestions for the ego vehicle and makes predictions about the future behavior of other road users.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Finally, it should be noted that terms such as "comprising", "including", etc. do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a plurality. Reference signs in the claims are not to be considered as limitations.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023200080.6A DE102023200080A1 (en) | 2023-01-05 | 2023-01-05 | Method and control device for operating a vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102023200080.6A DE102023200080A1 (en) | 2023-01-05 | 2023-01-05 | Method and control device for operating a vehicle |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102023200080A1 true DE102023200080A1 (en) | 2024-07-11 |
Family
ID=91582318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102023200080.6A Pending DE102023200080A1 (en) | 2023-01-05 | 2023-01-05 | Method and control device for operating a vehicle |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102023200080A1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017209287A1 (en) | 2017-06-01 | 2018-12-06 | Robert Bosch Gmbh | Method and control device for controlling an automatically moving means of transport in a pedestrian zone |
DE102017212373A1 (en) | 2017-07-19 | 2019-01-24 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for determining a trajectory for an autonomously driving motor vehicle, control device and motor vehicle |
DE102021111686A1 (en) | 2020-11-10 | 2022-05-12 | GM Global Technology Operations LLC | NAVIGATION TRAJECTORY WITH REINFORCEMENT LEARNING FOR AN EGO VEHICLE ON A NAVIGATION NETWORK |
-
2023
- 2023-01-05 DE DE102023200080.6A patent/DE102023200080A1/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017209287A1 (en) | 2017-06-01 | 2018-12-06 | Robert Bosch Gmbh | Method and control device for controlling an automatically moving means of transport in a pedestrian zone |
DE102017212373A1 (en) | 2017-07-19 | 2019-01-24 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Method for determining a trajectory for an autonomously driving motor vehicle, control device and motor vehicle |
DE102021111686A1 (en) | 2020-11-10 | 2022-05-12 | GM Global Technology Operations LLC | NAVIGATION TRAJECTORY WITH REINFORCEMENT LEARNING FOR AN EGO VEHICLE ON A NAVIGATION NETWORK |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3436325B1 (en) | Method for producing control data for rule-based driver assistance | |
AT518489B1 (en) | Driver assistance system for assisting a driver in driving a vehicle | |
DE102019002790B4 (en) | Method for predicting a traffic situation for a vehicle | |
DE102016113903A1 (en) | Vehicle route determination | |
DE102016007899B4 (en) | Method for operating a device for traffic situation analysis, motor vehicle and data processing device | |
DE102019118366A1 (en) | Method and control device for a system for controlling a motor vehicle | |
DE102013005362A1 (en) | Method for analyzing traffic conditions between vehicle and road user at e.g. road crossings, involves dynamically determining danger areas based on points of intersection of predicted movement trajectories | |
DE102016121691A1 (en) | Method and system for operating a motor vehicle | |
DE102016212292A1 (en) | Method and device for providing a plant trajectory for a motor vehicle | |
DE102014216257A1 (en) | Method for determining a driving strategy | |
DE102019216836A1 (en) | Method for training at least one algorithm for a control unit of a motor vehicle, computer program product and motor vehicle | |
DE102018209804A1 (en) | Method and device for predicting a likely driving route for a vehicle | |
DE102019215147A1 (en) | Method and driver assistance device for driving an ego vehicle | |
DE102016203522A1 (en) | Method and device for predicting trajectories of a motor vehicle | |
DE102017200580A1 (en) | Method for optimizing a maneuver planning for autonomous vehicles | |
WO2020069812A1 (en) | Method for guiding a motor vehicle on a roadway in an at least partly automated manner | |
DE102022119715B4 (en) | Method, system and computer program product for objectively evaluating the performance of an ADAS/ADS system | |
DE102017209287B4 (en) | Method and control device for controlling an automated means of transport in a pedestrian zone | |
DE102022127857A1 (en) | Method, system and computer program product for sensitivity analysis of application parameters for automated driving functions | |
DE102019218455A1 (en) | Method for operating a driver assistance device of a vehicle, driver assistance device and vehicle, having at least one driver assistance device | |
DE102020201931A1 (en) | Method for training at least one algorithm for a control unit of a motor vehicle, method for optimizing a traffic flow in a region, computer program product and motor vehicle | |
DE102023200080A1 (en) | Method and control device for operating a vehicle | |
DE102022116564A1 (en) | Method, system and computer program product for evaluating test cases for testing and training a driver assistance system (ADAS) and/or an automated driving system (ADS) | |
DE102018207015A1 (en) | Method for training self-learning control algorithms for autonomously movable devices and autonomously movable device | |
DE102019215141B4 (en) | Method for predicting a future traffic situation in an environment of a motor vehicle by determining several internally consistent overall scenarios for different road users; motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R163 | Identified publications notified |