WO2019011536A1 - Verfahren, vorrichtung, computerprogramm und ein maschinenlesbares speichermedium zum betreiben eines fahrzeugs - Google Patents

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WO2019011536A1
WO2019011536A1 PCT/EP2018/064859 EP2018064859W WO2019011536A1 WO 2019011536 A1 WO2019011536 A1 WO 2019011536A1 EP 2018064859 W EP2018064859 W EP 2018064859W WO 2019011536 A1 WO2019011536 A1 WO 2019011536A1
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    • B60W2556/10—Historical data

Definitions

  • VRU Vulnerable Road Users
  • Collision object neglected because there are dependencies between future and historical movement behavior that can assist in a decision-making (Dodge or brakes). Thus, it can occur when initiating full braking or avoidance operations due to - possibly
  • the present invention provides and provides a method, apparatus, computer program, and machine-readable
  • Storage medium for operating a vehicle for operating a vehicle.
  • the present invention provides a method of operating a vehicle, comprising the steps of:
  • a collision object is understood to mean an object detected by the sensor system of the vehicle with which a collision is likely to take place if neither the movement of the vehicle nor, if possible, the movement of the object change. It is advantageous if, from the set of recognized objects only those for the method of the present invention are pursued, which approach the vehicle in critical.
  • a critical approximation can be understood as an approximation in which the approximation parameters, such as type of object, direction, distance, speed, etc., are mapped to a criticality value and this
  • Criticality value exceeds a predetermined threshold for a critical approach.
  • collision object can also be an increased risk
  • a prediction model for the collision object is a
  • Understood calculation rule which derives based on measurements of, for example, sensors of the vehicle a probability of residence of the collision object.
  • an avoidance trajectory is understood as a movement path for the vehicle which is suitable for avoiding a collision with the collision object with high probability.
  • a collision trajectory is understood to mean a movement path for the vehicle which is suitable in the event that a collision with the vehicle
  • Collision object based on the underlying model is inevitable, too a collision whose consequences are minimal, based on the underlying model.
  • the result of the collision can be mitigated by appropriately influencing the movement of the vehicle.
  • the collision object is a vehicle
  • this vehicle could be made such that optimal absorption of the collision energy is enabled.
  • the consequences for the occupants of the vehicles involved can be minimized.
  • Such movement paths can be converted into sequences for the means for longitudinal or lateral acceleration of the vehicle.
  • both the positive acceleration i. the actual increase in the speed of the
  • transverse acceleration is understood to mean the movement of the vehicle transversely to the longitudinal orientation of the vehicle.
  • the lateral acceleration may also be due to steering or braking
  • the motion history of the collision object is taken into account in the prediction model.
  • An evasion trajectory is considered to be more optimal in accordance with the present invention if it is capable of minimizing the probability of collision with the collision object while minimizing the effect on the movement of the vehicle.
  • a collision trajectory is considered to be more optimal in accordance with the present invention if it is capable of minimizing the collision sequences.
  • the predicted model considers the predicted impact point of the collision object on the vehicle.
  • the consideration of the predicted impact point leads to an improved determination of the probability of the collision object, since it has been shown that depending on the predicted impact point, the future behavior of the collision object, especially if the collision object is a pedestrian, is significantly influenced.
  • certain movement states of the pedestrian or, more generally, of the collision object may possibly be disregarded, this reduces the calculation resources for the avoidance trajectory and leads overall to a more accurate determination of the avoidance trajectory.
  • the collision area of the vehicle in which the predicted impact point of the vehicle in which the predicted impact point of the vehicle
  • Collision object on the vehicle is considered.
  • the predicated one may be any predicated one.
  • Impact point be assigned to a collision area (Near Side, Center Area, Far Side) of the vehicle. This reduces the computation resources because the predicated behavior of the collision object is uniform within a collision area.
  • Multi-objective optimization determined. It is beneficial as goals of minimizing the
  • This embodiment has the advantage that methods for multi-objective optimization can be carried out efficiently.
  • Multi-objective optimization also has at least one of the following constraints:
  • the avoidance trajectory or the collision trajectory is represented as an nth-order polynomial, in particular of the 5th order.
  • An nth-order polynomial can be solved iteratively quickly by known efficient methods.
  • the collision probability is determined as a function of a passing point.
  • the passing point is understood to be the point at which the vehicle moves during the evasive maneuver or the collision at the height of the vehicle
  • Pedestrian is located.
  • the prediction model is updatable.
  • This embodiment of the method offers the advantage that the prediction model can be adapted in advance. For example. then, if more recent findings are available or if more up-to-date data is available. The updating of the prediction model can take place, for example, during a service visit to a workshop. Also conceivable is an implementation of the updatability by a so-called. Flash Over the Air method. It will be over
  • Radio transmission technologies corresponding updates performed on the vehicle or vehicles.
  • Another aspect of the present invention is an apparatus adapted to carry out an embodiment of the method of the present invention.
  • a device may be a controller or a
  • Control unit network of the vehicle act.
  • various aspects of the method are performed by different controllers.
  • the controllers exchange data with each other.
  • the data exchange takes place via one of the communication networks in the vehicle, for example via the CAN or FlexRay bus.
  • Another aspect of the present invention is a computer program configured to carry out an embodiment of the method of the present invention.
  • Another aspect of the present invention is a machine-readable one
  • Storage medium on which the computer program according to the present invention is stored.
  • Show it 1 is an illustration of a prediction model according to the present invention.
  • FIG. 2 shows an example of a prediction model according to the present invention
  • FIG. 3 shows another example of a prediction model according to the present invention
  • FIG. 4 is a flowchart of a method according to the present invention.
  • Evidence trajectory based on the described model can be performed.
  • the future position of a pedestrian is determined by probability distributions Pi (x, y) for several equidistant times t, up to a maximum
  • Prediction horizon t n shown. These distributions are a weighted sum of normal distributions with standard deviations Ok and mean values k
  • V ⁇ x. y) ELiW fc , / v (x, y, a fc ⁇ fc ).
  • the three components Wi, W2, Wa of the distribution represent three possible and exemplary states of movement of the pedestrian:
  • the standard deviations ⁇ result from the prediction uncertainty for the respective state of motion resulting from the uncertainty of the
  • Position measurement and velocity measurement propagated over the prediction period result. Distributions are also assumed for the states in which the pedestrian accelerates or stops.
  • Possible distributions may be, for example, Tiemann, N. et al: "Predictive Pedestrian
  • Fig. 1 shows the illustration of a prediction model according to the present invention.
  • the illustrated prediction model is based on the three previously introduced
  • Each dimension Wi, W2, W3 is assigned a weight which reflects the probability with which the collision object will be in the respective movement state or will change into it.
  • the parameters can be collected based on accident data from near misses or real accidents.
  • the choice of weights Wk which in turn has a significant impact on the outcome of
  • the weights Wk are not fixed, but chosen depending on the situation.
  • the weights are chosen depending on the predicted impact point y C0 n.
  • the front area of the vehicle can, for example, be divided into three areas. Center Area, ie the central area of the vehicle front, as well as the Near Side and the Far Side. The near side is the side area of the
  • Vehicle front which is closer to the pedestrian. That is, when the pedestrian approaches the vehicle from the right, the area to the right of the center area.
  • the far side is corresponding to the side area of the vehicle front, which is located farther away from the pedestrian.
  • Velocity of the EGO Vehicle The determination of the avoidance trajectories or collision trajectory is carried out according to an embodiment of the present invention by means of a multi-objective optimization. Typical optimization goals are included
  • constraints In addition to the optimization of the above goals, constraints must be met.
  • a typical selection constraints are:
  • a collision risk is understood to mean a value to which
  • a limit can be predetermined which, when using the
  • Avoidance trajectory on the vehicle may not be exceeded.
  • the risk of collision with the pedestrian to be evaded can be determined according to the present invention depending on the passing point (XPP, VPP).
  • the travel corridor can be determined in such a way that it is guaranteed that no (other) collision with static and dynamic obstacles, e.g. Oncoming traffic, takes place,
  • the predetermined limit for the lateral acceleration can be physically motivated.
  • the limit values for stable guidance of the vehicle must be taken into account, e.g. Stiction, loads.
  • the predetermined limit for the transverse offset may, for example, be based on the typical or current track width.
  • n-order polynomial has proved to be an efficient way to determine the avoidance trajectory.
  • a polynomial of the 5th order has proved to be an efficient way to determine the avoidance trajectory.
  • FIGS. 2 and 3 show by way of example two different situations
  • an evasion trajectory 20 ' is selected as the evasion trajectory 20', which provides a lateral offset to the right for the vehicle.
  • the corresponding probabilities can be based on empirical data and, accordingly, applied as parameters and updated as needed or in the presence of new findings or more recent data.
  • the table in Fig. 4 shows a flow chart of a method according to the present invention.
  • step 401 a collision object 2, in particular an increased risk
  • VRU Road users (VRU), such as a pedestrian, on the sensors of the
  • Vehicle 1 or the like recognized. After the detection of a collision object 2, it is necessary to determine an optimal counteraction which, if possible, should be used to prevent the collision while minimizing the risk of further traffic, including the driver and the occupants of the vehicle 1. For this purpose, first in step 402 a probability of residence of
  • Collision object 2 determines. If the determination of the probability of residence is based on the prediction model according to the present invention, a particularly accurate determination of the probability of residence takes place
  • step 403 based on the determined probability of residence of the collision object, an optimal avoidance trajectory 20, 20 'can be determined or determined.
  • the corresponding longitudinal and lateral acceleration means of the vehicle 1 are controlled in step 404 such that the vehicle 1 substantially follows the evasion trajectory.

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  • Automation & Control Theory (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Verfahren (400) zum Betreiben eines Fahrzeugs (1), mit den Schritten: -Erkennen (401) eines Kollisionsobjekts(2), insbesondere eines erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmers, insbesondere eine Fußgängers; -Bestimmen (402) einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts (2), insbesondere abhängig von einem Prädiktionsmodell für das Kollisionsobjekt (2); -Bestimmen (403) einer Ausweichtrajektorie (20, 20') zur Vermeidung einer Kollision mit dem Kollisionsobjekt(2)oder einer Kollisionstrajektorie in Abhängigkeit von der bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit; -Steuern (404) des Fahrzeugs(1)derart, dass das Fahrzeug (1) zumindest teilweise automatisiert entlang der bestimmten Ausweichtrajektorie (20, 20') oder der Kollisionstrajektorie geführt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren, Vorrichtung, Computerprogramm und ein maschinenlesbares
Speichermedium zum Betreiben eines Fahrzeugs
Stand der Technik
Im Markt befinden sich bereits viele Systeme, die durch eine automatische Notbremsung Unfälle mit anderen Verkehrsteilnehmern, insbesondere mit Fahrzeugen im Längsverkehr und mit erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmern, sog. Vulnerable Road User (VRU), vermeiden bzw. mindern können.
Allerdings kann, gerade bei höheren Geschwindigkeiten, eine Kollision u.U. durch ein Ausweichmanöver vermieden werden, wenn eine Notbremsung nur noch durch die Reduktion der Geschwindigkeit die Unfallfolgen mindert.
Aus Keller, CG. et al: "Active Pedestrian Safety by Automatic Braking and Evasive Steering", IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems Vol 12 (4), 2011 sind Systeme bekannt, die durch ein automatisches oder fahrerinitiiertes Ausweichmanöver Unfälle vermeiden können.
Eine wichtige Frage, die über die Durchführbarkeit eines Ausweichmanövers entscheidet, ist, wie sich das Kollisionsobjekt, z.B. der erhöht gefährdeter Verkehrsteilnehmer, z.B. der Fußgänger, dem ausgewichen werden soll, in Zukunft bewegen wird. Hierzu existieren bereits Modelle, die das
Bewegungsverhalten des Kollisionsobjekts beschreiben. Allerdings sind diese Modelle statischer Natur und berücksichtigen, dass bei einer möglichen
Auslöseentscheidung für eine automatische Vollbremsung oder einem
Ausweichvorgang das Kollisionsobjekt, wenn es sich bspw. um einen Fußgänger handelt, plötzlich stehen bleibt oder flüchtet lediglich in einer Worst-Case
Betrachtung. Die verschiedenen Reaktionsmöglichkeiten des Kollisionsobjekts, insbesondere, wenn es sich um dabei um einen Fußgänger handelt, wird daher nicht differenziert betrachtet. Ebenfalls wird die Bewegungshistorie des
Kollisionsobjekts vernachlässigt, da es Abhängigkeiten zwischen zukünftigem und historischem Bewegungsverhalten gibt, die bei einer Entscheidungsfindung (Ausweichen oder Bremsen) unterstützen können. Somit kann es beim Einleiten von Vollbremsungen bzw. Ausweichvorgängen aufgrund der - ggf.
unangebrachten - Worst-Case-Betrachtung dazu kommen, dass viel heftiger als notwendig eingegriffen wird.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund setzt die vorliegende Erfindung an und schafft ein Verfahren, ferner eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares
Speichermedium zum Betreiben eines Fahrzeugs.
Würde man die möglichen Reaktionen des Kollisionsobjekts bzw. dessen
Bewegungshistorie auch bei der Planung von Ausweichtrajektorien berücksichtigen, wäre ein sicheres Ausweichmanöver nur in sehr wenigen Fällen überhaupt möglich und würde in der Regel deutlich zu breit ausfallen, da die ungünstigste mögliche Bewegungsänderung des Kollisionsobjekts einkalkuliert werden müsste.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, mit den Schritten:
• Erkennen eines Kollisionsobjekts;
• Bestimmen einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts,
insbesondere abhängig von einem Prädiktionsmodell für das Kollisionsobjekt;
• Bestimmen einer Ausweichtrajektorie zur Vermeidung einer Kollision mit dem Kollisionsobjekt oder einer Kollisionstrajektorie in Abhängigkeit von der bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit; • Steuern des Fahrzeugs derart, dass das Fahrzeug zumindest teilweise automatisiert entlang der bestimmten Ausweichtrajektorie oder
Kollisionstrajektorie geführt wird.
Unter einem Kollisionsobjekt ist vorliegend ein durch die Sensorik des Fahrzeugs erkanntes Objekt zu verstehen, mit dem eine Kollision mit hoher Wahrscheinlichkeit stattfinden wird, wenn sich weder die Bewegung des Fahrzeugs noch - falls möglich - die Bewegung des Objekts ändern. Von Vorteil ist dabei, wenn aus der Menge der erkannten Objekte nur diejenigen für das Verfahren der vorliegenden Erfindung weiterverfolgt werden, die sich dem Fahrzeug in kritisch annähern.
Unter einer kritischen Annäherung kann vorliegend eine Annäherung verstanden werden, bei dem die Annäherungsparameter, wie Art des Objekt, Richtung, Abstand, Geschwindigkeit, etc. auf einen Kritikalitätswert abgebildet werden und dieser
Kritikalitätswert einen vorbestimmten Grenzwert für eine kritische Annäherung überschreitet. Als Kollisionsobjekt kann auch ein erhöht gefährdeter
Verkehrsteilnehmer verstanden werden.
Unter einem erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmer werden vorliegend all diejenigen Teilnehmer am Straßenverkehr verstanden, die nicht von einer schützenden Hülle einer Karosserie umgeben sind. Dazu zählen u.a. Motorradfahrer, Fahrradfahrer und im besonderen Maße Fußgänger.
Unter einem Prädiktionsmodell für das Kollisionsobjekt wird vorliegend eine
Berechnungsvorschrift verstanden, die basierend auf Messwerten von bspw. Sensoren des Fahrzeugs eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts ableitet.
Unter einer Ausweichtrajektorie wird vorliegend ein Bewegungspfad für das Fahrzeug verstanden, der dazu geeignet ist, eine Kollision mit dem Kollisionsobjekt die mit hoher Wahrscheinlichkeit zu vermeiden.
Unter einer Kollisionstrajektorie wird vorliegend ein Bewegungspfad für das Fahrzeug verstanden, der dazu geeignet ist, im Falle, dass eine Kollision mit dem
Kollisionsobjekt ausgehend von dem zugrundeliegenden Modell unausweichlich ist, zu einer Kollision zu führen, deren Folgen ausgehend von dem zugrundeliegenden Modell minimal sind.
In Situationen, in denen eine Kollision unausweichlich ist, kann durch eine geeignete Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs das Ergebnis der Kollision abgemildert werden. Bspw. könnte, wenn es sich bei dem Kollisionsobjekt um ein Fahrzeug handelt, dieses Fahrzeug derart getroffen werden, dass eine optimale Absorption der Kollisionsenergie ermöglicht wird. Dadurch können die Folgen für die Insassen der beteiligten Fahrzeuge minimiert werden.
Solche Bewegungspfade (Ausweichtrajektorie, Kollisionstrajektorie) können dabei in Abläufe für die Mittel zur Längs- bzw. Querbeschleunigung des Fahrzeugs umgesetzt werden. Unter einer Längsbeschleunigung wird dabei vorliegend sowohl die positive Beschleunigung, d.h. die tatsächliche Vergrößerung der Geschwindigkeit des
Fahrzeugs verstanden, als auch die negative Beschleunigung, d.h. das tatsächliche Verringern der Geschwindigkeit, d.h. ein Abbremsen des Fahrzeugs, verstanden. Unter einer Querbeschleunigung wird vorliegend das Bewegen des Fahrzeugs quer zur Längsausrichtung des Fahrzeugs verstanden. Die Querbeschleunigung kann dabei je nach Antriebskonzept des Fahrzeugs durch Lenk- oder Brems- ggf. auch
Beschleunigungsaktionen einzelner Räder des Fahrzeugs erfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Prädiktionsmodell die Bewegungshistorie des Kollisionsobjekts berücksichtigt.
Die Berücksichtigung der Bewegungshistorie in dem Prädiktionsmodell führt zu einer verbesserten Bestimmung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts. Sodass sich eine optimalere Ausweichtrajektorie bestimmen lässt.
Eine Ausweichtrajektorie gilt gemäß der vorliegenden Erfindung als optimaler, wenn sie dazu geeignet ist, die Kollisionswahrscheinlichkeit mit dem Kollisionsobjekt zu minimieren bei gleichzeitiger Minimierung der Beeinflussung der Bewegung des Fahrzeugs. Eine Kollisionstrajektorie gilt gemäß der vorliegenden Erfindung als optimaler, wenn sie dazu geeignet ist, die Kollisionsfolgen zu minimieren.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Prädiktionsmodell der prädizierte Aufprallpunkt des Kollisionsobjekts auf das Fahrzeug berücksichtigt.
Die Berücksichtigung des prädizierten Aufprallpunkts führt zu einer verbesserten Bestimmung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts, da sich gezeigt hat, dass abhängig von dem prädizierten Aufprallpunkt das zukünftige Verhalten des Kollisionsobjekts, insbesondere, wenn es sich bei dem Kollisionsobjekt um einen Fußgänger handelt, maßgeblich beeinflusst wird. Bei der Berücksichtigung des prädizierten Aufprallpunkts können unter Umständen bestimmte Bewegungszustände des Fußgängers bzw. allgemeiner des Kollisionsobjekts, unberücksichtigt bleiben, dies reduziert die Berechnungsressourcen für die Ausweichtrajektorie und führt insgesamt betrachtet zu einer genaueren Bestimmung der Ausweichtrajektorie.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Prädiktionsmodell der Kollisionsbereich des Fahrzeugs, in dem der prädizierte Aufprallpunkt des
Kollisionsobjekts auf das Fahrzeug liegt, berücksichtigt.
Zur weiteren Minimierung der Berechnungsressourcen kann der prädizierte
Aufprallpunkts einem Kollisionsbereich (Near Side, Center Area, Far Side) des Fahrzeugs zuordnet werden. Dies verringert dadurch die Berechnungsressourcen, da das prädizierte Verhalten des Kollisionsobjekts innerhalb eines Kollisionsbereichs gleichförmig abläuft.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird im Schritt des Bestimmens die Ausweichtrajektorie oder der Kollisionstrajektorie mittels eines Verfahrens zur
Mehrzieloptimierung bestimmt. Von Vorteil ist als Ziele der Minimierung die
Kollisionswahrscheinlichkeit mit dem Kollisionsobjekt bzw. die Minimierung der Gesamtausweichbreite bzw. die Minimierung der Querbeschleunigung bzw. im Falle einer unausweichlichen Kollision, die Minimierung der Kollisionsfolgen zu verwenden. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass Verfahren zur Mehrzieloptimierung effizient ausgeführt werden können.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens enthält das Verfahren zur
Mehrzieloptimierung ferner mindestens eine der folgenden Nebenbedingungen:
• Verbleib der Kollisionswahrscheinlichkeit unterhalb eines vorbestimmten
Grenzwertes für das Kollisionsrisiko;
• Verbleib in einem vorbestimmten Fahrkorridor;
• Verbleib der Querbeschleunigung unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für die Querbeschleunigung;
• Verbleib des Querversatzes unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für den Querversatz;
• Verbleib der Kollisionsfolgen unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für die Kollisionsfolgen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Ausweichtrajektorie oder die Kollisionstrajektorie als ein Polynom n-ter Ordnung, insbesondere 5-ter Ordnung dargestellt.
Ein Polynom n-ter Ordnung kann mittels bekannter effizienter Verfahren schnell iterativ gelöst werden.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Kollisionswahrscheinlichkeit abhängig von einem Passierpunkt ermittelt.
Unter dem Passierpunkt wird vorliegend der Punkt verstanden, an dem sich das Fahrzeug während des Ausweichmanövers oder der Kollision auf Höhe des
Fußgängers befindet.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist das Prädiktionsmodell aktualisierbar.
Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass das Prädiktionsmodell vorlaufend angepasst werden kann. Bspw. dann, wenn neuere Erkenntnisse vorliegen oder wenn aktuellere Daten vorliegen. Die Aktualisierung des Prädiktionsmodells kann bspw. bei einem Servicebesuch in einer Werkstatt erfolgen. Ebenso denkbar ist eine Umsetzung der Aktualisierbarkeit durch ein sog. Flash Over the Air Verfahren. Dabei werden über
Funkübertragungstechnologien entsprechende Updates an dem bzw. den Fahrzeugen durchgeführt.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Bei einer solchen Vorrichtung kann es sich um ein Steuergerät oder einen
Steuergeräteverbund des Fahrzeugs handeln. Bei einem Steuergeräteverbund werden verschiedene Aspekte des Verfahrens von unterschiedlichen Steuergeräten durchgeführt. Wo notwendig tauschen die Steuergeräte untereinander Daten aus. Der Datenaustausch erfolgt dabei über eines der Kommunikationsnetzwerke im Fahrzeug, bspw. über den CAN- oder FlexRay-Bus.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des Verfahrens der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein maschinenlesbares
Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gemäß der vorliegenden Erfindung gespeichert ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert.
Zeichnungen
Es zeigen Fig. 1 Illustration eines Prädiktionsmodells gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Beispiel für ein Prädiktionsmodell gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 ein weiteres Beispiel für ein Prädiktionsmodell gemäß der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Im Folgenden wird zunächst das Prädiktionsmodell für Fußgänger beschrieben. Anschließend wird beschrieben, wie Parameter zur genauen Ausgestaltung des Prädiktionsmodells mit Hilfe von Erkenntnissen aus der Unfallforschung festgelegt werden können. Schließlich wird beschrieben, wie eine Bestimmung einer
Ausweichtrajektorie basierend auf dem beschriebenen Modell durchgeführt werden kann.
Die zukünftige Position eines Fußgängers wird durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen Pi(x,y) für mehrere äquidistante Zeitpunkte t, bis zu einem maximalen
Prädiktionshorizont tn dargestellt. Diese Verteilungen sind dabei eine gewichtete Summe von Normalverteilungen mit Standardabweichungen Ok und Mittelwerten k
V^x. y) = ELiWfc ,/v(x, y, afc^fc).
Dabei gilt
Σ =Λ = 1·
Die drei Komponenten Wi, W2, Wa der Verteilung repräsentieren drei mögliche und beispielhafte Bewegungszustände des Fußgängers:
• Stehenbleiben;
• mit konstanter Geschwindigkeit Weiterlaufen; • Beschleunigen.
Es ist denkbar und möglich weitere Komponenten in das Prädiktionsmodell
aufzunehmen, die weitere Bewegungszustände des Fußgängers repräsentierten; z. B. Rückwärtsgehen.
Die Standardabweichungen σκ hingegen ergeben sich aus der Prädiktionsunsicherheit für den jeweiligen Bewegungszustand, die sich aus der Unsicherheit der
Positionsmessung und Geschwindigkeitsmessung, die über den Prädiktionszeitraum propagiert werden, ergeben. Für die Zustände, in denen der Fußgänger beschleunigt bzw. stehenbleibt werden ebenfalls Verteilungen angenommen.
Mögliche Verteilungen können bspw. Tiemann, N. et al: "Predictive Pedestrian
Protection - Situation Analysis with a Pedestrian Motion Model", AVEC 2010
entnommen werden.
Fig. 1 zeigt die Illustration eines Prädiktionsmodells gemäß der vorliegenden Erfindung.
In der in Fig. 1 dargestellten Situation liegt eine erhöhte Kollisionswahrscheinlichkeit des Fahrzeugs 1 mit dem erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmer 2 vor.
Das illustrierte Prädiktionsmodell basiert auf den drei vorstehend eingeführten
Dimension Stehenbleiben Wi, Weiterlaufen W2, Beschleunigen W3.
Jeder Dimension Wi, W2, W3 wird ein Gewicht zugeordnet, das die Wahrscheinlichkeit wiedergibt, mit der sich das Kollisionsobjekt im jeweiligen Bewegungszustand aufhält bzw. in diesen wechseln wird.
Die Parameter können auf Basis von Unfalldaten von Beinaheunfällen oder echten Unfällen erhoben werden. Neben den prädizierten Verteilungsfunktionen für jeden Bewegungszustand ist ein wesentlicher Bestandteil der Erfindung die Wahl der Gewichte Wk, die wiederum einen wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis der
Bestimmung der Ausweichtrajektorien hat. Die Gewichte Wk werden nicht fix, sondern situationsabhängig gewählt.
Zum Beispiel werden die Gewichte abhängig vom prädizierten Aufprallpunkt yC0n gewählt. Die Funktionsvorschrift wk = f y coii k = ^2'3 mit dem prädizierten Kollisionspunkt ycon kann dabei empirisch bspw. basierend auf der Auswertung von realen Unfällen bestimmt werden.
Als im besonderen Maße relevant für die zukünftige Aufenthaltswahrscheinlichkeit Pi(x,y) des Fußgängers hat sich die Zuordnung des Aufprallpunkts yC0n zu einem Kollisionsbereich ergeben. Dabei kann der Frontbereich des Fahrzeugs bspw. in drei Bereiche eingeteilt werden. Center Area, d.h. der mittige Bereich der Fahrzeugfront, sowie die Near Side und die Far Side. Die Near Side ist der Seitenbereich der
Fahrzeugfront, die näher zum Fußgänger gelegen ist. D.h., wenn sich der Fußgänger von rechts dem Fahrzeug nähert der Bereich rechts der Center Area. Die Far Side ist entsprechend der Seitenbereich der Fahrzeugfront, die entfernter zum Fußgänger gelegen ist.
Es hat sich gezeigt, dass es vorteilhaft ist die Gewichte Wk abhängig von empirischen Beobachtungen des Verhaltens von erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmern (VRU), bspw. Fußgängern, bei Realunfällen zu erstellen.
Neben dem Kollisionspunkt ycon können auch weitere Einflussgrößen z, verwendet werden, sodass
Wk = f ~{ycolv z1, z2, ... ), k = 1,2,3 gilt.
Beispiele für weitere Einflussgrößen z, sind:
• Kopforientierung des Fußgängers
• Breite der Fahrbahn
• Gegenverkehr • Annäherungswinkel an die Fahrbahn
• Zebrastreifen
• Lichtzeichenanlage
• Kurvenradius
· Licht- und Sichtverhältnisse
• Fahrt auf innerstädtischen oder außerstädtischen Straßen
• Vorausfahrender Verkehr (Verkehrsdichte)
• Geschwindigkeit des EGO Fahrzeugs Die Bestimmung der Ausweichtrajektorien oder Kollisionstrajektorie erfolgt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels einer Mehrzieloptimierung. Typische Optimierungsziele sind dabei
• Minimierung des Kollisionsrisikos mit dem Fußgänger;
• Minimierung der Gesamtausweichbreite;
· Minimierung der Querbeschleunigung;
• im Falle einer unausweichlichen Kollision, Minimierung der Kollisionsfolgen.
Neben der Optimierung der vorstehenden Ziele müssen Nebenbedingungen eingehalten werden. Eine typische Auswahl Nebenbedingungen sind dabei:
· das Kollisionsrisiko bleibt kleiner als eine vorbestimmte Grenze (Maximalwert);
• Verbleib in einem Fahrkorridor;
• Querbeschleunigung verbleibt unterhalb einer vorbestimmten Grenze;
• Maximaler Querversatz ist kleiner als eine vorbestimmte Grenze
• Im Falle einer unausweichlichen Kollision, die Kollisionsfolgen verbleiben
unterhalbe einer vorbestimmten Grenze.
Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Minimierung des
Kollisionsrisikos bzw. die Beschränkung desselben auf einen Maximalwert. Unter einem Kollisionsrisiko wird vorliegend ein Wert verstanden, auf den
kollisionsrelevante Faktoren, wie bspw. Sensorwerte, abgebildet werden. Für diesen Wert kann eine Grenze vorbestimmt werden, die bei Anwendung der
Ausweichtrajektorie auf das Fahrzeug nicht überschritten werden darf. Das Kollisionsrisiko mit dem Fußgänger, dem ausgewichen werden soll, kann gemäß der vorliegenden Erfindung abhängig von dem Passierpunkt (XPP, VPP) bestimmt werden.
Mit dem oben beschriebenen Fußgängermodell ergibt sich aus einem gegebenen Passierpunkt ein Kollisionsrisiko mittels der Integration der
Aufenthaltswahrscheinlichkeitsdichte p(x,y) über den entsprechenden
Aufenthaltsbereich des Fahrzeugs.
Der Fahrkorridor kann dabei so bestimmt sein, dass garantiert ist, dass keine (andere) Kollision mit statischen und dynamischen Hindernissen, z.B. Gegenverkehr, stattfindet,
Die vorbestimmte Grenze für die Querbeschleunigung kann dabei physikalisch motiviert sein. Dabei sind die Grenzwerte für eine stabile Führung des Fahrzeugs zu berücksichtigen, z.B. Haftreibung, Belastungen.
Die vorbestimmte Grenze für den Querversatz kann sich bspw. an der typischen oder aktuellen Spurbreite orientieren.
Als effizienter Weg zur Bestimmung der Ausweichtrajektorie hat sich ein Polynom n-ter Ordnung erwiesen. Insbesondere ein Polynom 5-ter Ordnung.
Setzt man für die Ausweichtrajektorie bzw. Kollisionstrajektorie ein Polynom 5-ter Ordnung an, erhält man
y(x(t)) = 0 + atx + a2x2 + ... + 5 x5 mit x(t) = v■ t wobei v die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit ist. So kann dieses
Optimierungsproblem iterativ gelöst werden. Das Ergebnis sind die Koeffizienten a, des Polynoms. Fig. 2 und 3 zeigen exemplarisch zwei unterschiedliche Situationen mit
unterschiedlichen Werten für die Gewichte Wi, W2, W3 und im Ergebnis verschiedenen Ausweichtrajektorien.
Im ersten Fall (Fig. 2) ist es deutlich wahrscheinlicher, dass der Fußgänger 2 stehen bleibt (Wi) oder mit gleicher Geschwindigkeit weiterläuft (W2) als dass der Fußgänger 2 beschleunigt (W3). Mit einer entsprechend gewählten Schranke für die
Kollisionswahrscheinlichkeit kann dadurch implizit der Fall, dass der Fußgänger beschleunigt (W3) außer Acht gelassen werden.
Im ersten Fall (Fig. 2) wird daher als Ausweichtrajektorie 20 eine Bewegungsvorschrift gewählt, die für das Fahrzeug einen seitlichen Versatz nach links vorsieht. Im zweiten Fall (Fig. 3) verhält es sich umgekehrt. Hier kann der Fall vernachlässigt werden, dass der Fußgänger stehen bleibt (Wi), da dies im Verhältnis zu den beiden anderen Dimensionen unwahrscheinlich ist.
Im ersten Fall (Fig. 3) wird daher als Ausweichtrajektorie 20' eine Bewegungsvorschrift gewählt, die für das Fahrzeug einen seitlichen Versatz nach rechts vorsieht.
Die entsprechenden Wahrscheinlichkeiten können dabei auf empirische Daten basieren und dementsprechend als Parameter appliziert und bei Bedarf oder beim Vorliegen neuer Erkenntnisse oder aktuellerer Daten aktualisiert werden.
Die Tabelle in Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Schritt 401 wird ein Kollisionsobjekt 2, insbesondere ein erhöht gefährdeter
Verkehrsteilnehmer (VRU), wie bspw. ein Fußgänger, über die Sensorik des
Fahrzeugs 1 odgl. erkannt. Nach der Erkennung eines Kollisionsobjekts 2 gilt es eine optimale Gegenaktion zu bestimmen, die nach Möglichkeit zu einer Verhinderung der Kollision bei gleichzeitiger minimaler Gefährdung des weiteren Verkehrs, inklusive des Fahrers und der Insassen des Fahrzeugs 1 zu bestimmen. Dazu wird zunächst in Schritt 402 eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit des
Kollisionsobjekts 2 bestimmt. Erfolgt die Bestimmung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit auf dem Prädiktionsmodell gemäß der vorliegenden Erfindung, so erfolgt eine besonders genaue Bestimmung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit unter
Berücksichtigung der relevantesten Faktoren für die Bestimmung derselben.
In Schritt 403 kann basierend auf der bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts eine optimale Ausweichtrajektorie 20, 20' ermittelt bzw. bestimmt werden.
Mittels der bestimmten Ausweichtrajektorie werden in Schritt 404 die entsprechenden Längs- und Querbeschleunigungsmittel des Fahrzeugs 1 derart angesteuert, dass das Fahrzeug 1 im Wesentlichen der Ausweichtrajektorie folgt.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (400) zum Betreiben eines Fahrzeugs (1), mit den Schritten:
• Erkennen (401) eines Kollisionsobjekts (2), insbesondere eines erhöht gefährdeten Verkehrsteilnehmers, insbesondere eine Fußgängers;
• Bestimmen (402) einer Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Kollisionsobjekts (2), insbesondere abhängig von einem Prädiktionsmodell für das Kollisionsobjekt (2);
• Bestimmen (403) einer Ausweichtrajektorie (20, 20') zur Vermeidung einer Kollision mit dem Kollisionsobjekt (2) oder einer Kollisionstrajektorie in Abhängigkeit von der bestimmten Aufenthaltswahrscheinlichkeit;
• Steuern (404) des Fahrzeugs (1) derart, dass das Fahrzeug (1) zumindest teilweise automatisiert entlang der bestimmten Ausweichtrajektorie (20, 20') oder Kollisionstrajektorie geführt wird.
2. Verfahren (400) nach Anspruch 1, wobei in dem Prädiktionsmodell die
Bewegungshistorie des Kollisionsobjekts (2) berücksichtigt wird.
3. Verfahren (400) nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Prädiktionsmodell der prädizierte Aufprallpunkt des Kollisionsobjekts (2) auf das Fahrzeug (1) berücksichtigt wird.
4. Verfahren (400) nach Anspruch 3, wobei in dem Prädiktionsmodell der
Kollisionsbereich des Fahrzeugs (1), in dem der prädizierte Aufprallpunkt des Kollisionsobjekts (2) auf das Fahrzeug (1) berücksichtigt wird.
5. Verfahren (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt des Bestimmens die Ausweichtrajektorie (20, 20') oder der Kollisionstrajektorie mittels eines Verfahrens zur Mehrzieloptimierung bestimmt wird, insbesondere mit den Zielen Minimierung der Kollisionswahrscheinlichkeit mit dem
Kollisionsobjekt und/oder Minimierung der Gesamtausweichbreite und/oder Minimierung der Querbeschleunigung und/oder Minimierung der zu erwartenden Kollisionsfolgen.
6. Verfahren (400) nach Anspruch 5, wobei das Verfahren zur Mehrzieloptimierung ferner mindestens eine der folgenden Nebenbedingungen enthält:
• Verbleib der Kollisionswahrscheinlichkeit unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für das Kollisionsrisiko.
• Verbleib in einem vorbestimmten Fahrkorridor;
• Verbleib der Querbeschleunigung unterhalb eines vorbestimmten
Grenzwertes für die Querbeschleunigung;
• Verbleib des Querversatzes unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für den Querversatz;
• Verbleib der Kollisionsfolgen unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes für die Kollisionsfolgen.
7. Verfahren (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Ausweichtrajektorie (20, 20') oder Kollisionstrajektorie als ein Polynom n-ter Ordnung, insbesondere 5-ter Ordnung dargestellt wird.
8. Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die
Kollisionswahrscheinlichkeit abhängig von einem Passierpunkt ermittelt wird.
9. Verfahren (400) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das
Prädiktionsmodell aktualisierbar ist.
10. Vorrichtung, die dazu eingerichtet ein Verfahren (400) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
11. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist ein Verfahren (400) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprog gemäß Anspruch 11 gespeichert ist.
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