DE102017006835A1

DE102017006835A1 - Steuerungssystem, Verfahren und Kraftfahrzeug zum Berechnen einer Kraftfahrzeugs-Trajektorie

Info

Publication number: DE102017006835A1
Application number: DE102017006835.6A
Authority: DE
Inventors: Keiwan Kashi
Original assignee: TRW Automotive GmbH
Current assignee: ZF Automotive Germany GmbH
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2017-07-19
Publication date: 2019-01-24

Abstract

Steuerungssystem (10), das zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug (100) eingerichtet und bestimmt ist, basierend auf aus mindestens einem an dem Kraftfahrzeug (100) befindlichen Umfeldsensor (21, 23, 25) gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie (105) für das Kraftfahrzeug (100) zu ermitteln, wobei die Umfeldsensoren (21, 23, 25) dazu eingerichtet sind, einer elektronischen Steuerung des Steuerungssystems (10) die den Bereich (22, 24, 26) vor, seitlich neben und/oder hinter dem Kraftfahrzeug (100) wiedergebenden Umfelddaten bereitzustellen. Das Steuerungssystem (10) ist wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine durch das Kraftfahrzeug (100) befahrene Fahrspur mit einer ersten seitlichen Fahrspurbegrenzung (201, 203) und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung (202) vor dem Kraftfahrzeug (100) mithilfe der Umfeldsensoren (21, 23, 25) zu erfassen, eine Fahrsituation mithilfe der Umfeldsensoren (21, 23, 25) zu ermitteln, und eine Trajektorie (105) des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs (100) abhängig von der ermittelten Fahrsituation zu berechnen, wobei die Trajektorie (105) unterschiedliche Abstände (d₃ - d₆) zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung (201, 202, 203) aufweist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Hier werden ein Steuerungssystem und ein Steuerungsverfahren zum Berechnen einer Trajektorie eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Steuerungssystem offenbart. Dieses System und Verfahren basiert insbesondere auf einer Umfeldsensorik in Kraftfahrzeugen, die eine durch das Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung erfasst, und eine Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs mit unterschiedlichen Abständen zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung berechnet.
Stand der Technik
Heutige Fahrassistenzsysteme (ADAS - advanced driver assistance system) bieten in Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Überwachungs- und Hinweisfunktionen, um das Führen eines Kraftfahrzeugs sicherer zu machen. Hierbei wird das Umfeld des Kraftfahrzeugs basierend auf aus einem oder mehreren an dem Kraftfahrzeug befindlichen Umfeldsensor/en gewonnenen Umfelddaten im Hinblick auf den Fahrtverlauf des eigenen Fahrzeugs überwacht. Bekannte Fahrassistenzsysteme überwachen beispielsweise, ob sich das Fahrzeug innerhalb einer Fahrspur befindet und ob der Fahrer ungewollt zu einer Seite der Fahrspur abdriftet oder im Begriff ist, diese zu verlassen. Hierfür werden eine oder mehrere Spuren eines Fahrwegs und insbesondere die durch das Kraftfahrzeug befahrene Fahrspur mithilfe der gewonnenen Umfelddaten erkannt und in Relation zur Fahrzeugposition verfolgt.
In Steuerungssystemen für autonom gesteuerte Fahrzeuge werden Systeme, ähnlich oder funktionsgleich zu den Assistenzsystemen, eingesetzt, um der autonomen Steuerung die entsprechenden Umfelddaten bereitzustellen. Auch hierbei wird eine Fahrzeugposition in Relation zu dem Umfeld des Kraftfahrzeugs erfasst, um einen zukünftigen Fahrweg zu ermitteln, beispielsweise durch Berechnung einer Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs.
Zugrundeliegendes Problem
Bei heutigen Fahrassistenzsystemen und Steuerungen für autonomes Fahren wird der zukünftige Fahrweg so berechnet, dass sich das Fahrzeug in der Mitte der vom Fahrzeug befahrenen Fahrspur befindet. Mit anderen Worten wird die Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs so berechnet, dass sie sich auf einer (gedachten) Symmetrielängsachse der Fahrspur befindet.
Jedoch führt ein solcher zukünftiger Fahrweg (Trajektorie) in bestimmten Situationen dazu, dass sich der Fahrer (und/oder Beifahrer) bei einem autonom gesteuerten Fahrzeug unsicher oder unwohl fühlt. Bei von Personen gesteuerten Fahrzeugen können Hinweise von Fahrassistenzsystemen den Fahrer irritieren. Beispielsweise steuert ein Fahrer in bestimmten Situationen ein Fahrzeug bewusst näher an eine Fahrspurbegrenzung. Dies könnte von einem Fahrassistenzsystemen als „Abdriften“ erkannt werden, wodurch dieses einen Warnhinweis ausgibt, und dabei den Fahrer in der bestimmten Situation irritiert oder ablenkt.
Vorgeschlagene Lösung
Ein zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug eingerichtetes und bestimmtes Steuerungssystem ermittelt eine Trajektorie für das Kraftfahrzeug basierend auf aus einem oder mehreren an dem Kraftfahrzeug befindlichen Umfeldsensor/en gewonnenen Umfelddaten. Hierfür sind die Umfeldsensoren dazu eingerichtet, einer elektronischen Steuerung (beispielsweise einer ECU - Electronic Control Unit) des Steuerungssystems die den Bereich vor, seitlich neben und/oder hinter dem Kraftfahrzeug wiedergebenden Umfelddaten bereitzustellen. Das Steuerungssystem ist wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine durch das Kraftfahrzeug befahrene Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug mithilfe der Umfeldsensoren zu erfassen. Das Steuerungssystem ist wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine Fahrsituation mit den Umfeldsensoren zu ermitteln. Das Steuerungssystem ist wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt, eine Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs abhängig von der ermittelten Fahrsituation zu berechnen, wobei die Trajektorie unterschiedliche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist.
Unter Trajektorie wird eine Linie verstanden, die den (vergangenen, aktuellen und/oder zukünftigen) Fahrweg des Kraftfahrzeugs beschreibt, wobei sich die Linie (Trajektorie) in Breitenrichtung in der Mitte des Kraftfahrzeugs befindet. Mit anderen Worten verläuft die Trajektorie durch mindestens einen Punkt einer Symmetrielängsachse des Kraftfahrzeugs oder wird von einem Punkt auf der Symmetrielängsachse des Kraftfahrzeugs innerhalb des Kraftfahrzeugs beschrieben.
Bei herkömmlichen Umfeld- und Assistenzsystemen sowie Steuerungen für autonomes Fahren wird lediglich versucht, das Kraftfahrzeug zentriert innerhalb einer Fahrspur zu halten bzw. zu führen. Mit anderen Worten wird die Trajektorie für den zukünftigen Fahrweg so gewählt, dass sie zentriert entlang einer Symmetrielängsachse der Fahrspur verläuft.
Die hier vorgestellte Lösung eignet sich insbesondere für Situationen, in denen der Fahrer bei selbst geführtem Kraftfahrzeug zwar innerhalb der Fahrspur bleibt, jedoch näher zu einer der Fahrspurbegrenzungen hin steuern würde. Beispielsweise wird ein Fahrer bei Überholvorgängen und bei der Anwesenheit von anderen Fahrzeugen und/oder Fußgängern im Umfeld des Kraftfahrzeugs meist von der Symmetrielängsachse der Fahrspur abweichen. Dieses (teils unbewusste) Ausweichen wird bei der hier vorgestellten Lösung berücksichtigt.
Bei jeder ermittelten Fahrsituation ist ein Objekt, beispielsweise ein Fahrzeug oder Fußgänger oder auch ein feststehendes Objekt wie ein parkendes Fahrzeug, Baum, Beschilderung, Straßenlaterne, Werbeschilder, etc., involviert. Das Steuerungssystem ist eingerichtet und bestimmt, die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu dem jeweiligen Objekt maximiert ist, wobei das Kraftfahrzeug innerhalb der befahrenen Fahrspur verbleibt.
Die so berechnete Trajektorie des Kraftfahrzeugs ermöglicht die Berücksichtigung einer natürlicheren Fahrweise, sowohl bei Fahrassistenzsystemen als auch bei autonom gesteuertem Kraftfahrzeug. Dadurch lässt sich die Sicherheit und der Fahrkomfort für den Fahrer (und weitere Insassen) erhöhen.
Zudem lassen sich bereits vorhandene Sensoren und Assistenzsysteme nutzen, um die hier vorgestellte Lösung umzusetzen. So können bereits vorhandene Fahrassistenzsysteme einen Fahrspurverlauf und/oder seitliche Fahrspurbegrenzung sowie bestimmte Objekte im Umfeld des Kraftfahrzeugs erkennen oder erfassen. Das Steuerungssystem kann auf die bereits ermittelten oder berechneten Informationen und Daten zugreifen und diese weiter auswerten. Dadurch werden die Kosten, der Platzbedarf und der Energiebedarf des Steuerungssystems minimiert. Das Steuerungssystem erlaubt somit eine kosteneffiziente Umsetzung.
Die durch das Kraftfahrzeug befahrene Fahrspur und auch die erste und zweite seitliche Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug können tatsächliche Fahrspurbegrenzungen (Markierungen) sein, die auf dem Fahrwegbelag aufgezeichnet sind. So können Markierungen oder Linien zur Fahrwegbegrenzung am seitlichen Rand eines Fahrwegs und/oder eine Fahrspurbegrenzung zur Abgrenzung von einer weiteren Fahrspur (beispielsweise Mittellinie) durch die Umfeldsensoren erfasst werden und als erste und zweite Fahrspurbegrenzung (beispielsweise linke und rechte Fahrspurbegrenzung) ermittelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die erfasste Fahrspur und die erste und zweite seitliche Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug auch ein virtueller Bereich innerhalb und/oder außerhalb des Fahrwegs sein. So kann bei einer sehr breiten Fahrspur mit tatsächlichen Fahrspurbegrenzungen oder einem Fahrweg ohne fahrspurtrennende Linie (beispielsweise ohne Mittellinie) und/oder ohne jegliche Fahrspur- oder Fahrwegmarkierung ein virtueller Bereich als „befahrene Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug“ ermittelt werden. Die erste und zweite seitliche Fahrspurbegrenzung entsprechen hierbei den (in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs) seitlichen Rändern oder Kanten des virtuellen Bereichs. Der virtuelle Bereich kann dabei breiter als das Kraftfahrzeug gewählt werden, wodurch ein sicheres Fahren auf einer Fahrspur durch das Steuerungssystem simuliert werden kann.
Bei der ermittelten Fahrsituation kann es sich um eine zeitlich begrenzte Fahrsituation handeln. Dadurch wird die Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs so lange unterschiedliche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung aufweisen, bis die Fahrsituation nicht mehr ermittelt wird. Anschließend kann das Steuerungssystem die Trajektorie so berechnen, dass die Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung (wieder) gleich sind.
Weitere Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen
Das Steuerungssystem kann dazu eingerichtet und bestimmt sein, als Fahrsituation ein entgegenkommendes Fahrzeug zu erkennen und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem entgegenkommenden Fahrzeug liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem entgegenkommenden Fahrzeug weiter entfernt liegt. Mit anderen Worten weicht die Trajektorie des Kraftfahrzeugs dem entgegenkommenden Fahrzeug aus, ohne die befahrene Fahrspur (tatsächliche Fahrspur oder virtueller Bereich) zu verlassen. Der Fahrer oder weitere Insassen des Kraftfahrzeugs fühlen sich dabei sicherer, da der Abstand zu dem entgegenkommenden Fahrzeug vergrößert wird. Eine solche Trajektorieführung entspricht auch einem natürlichen Steuervorgang eines (menschlichen) Fahrers.
Das Erkennen einer Fahrsituation, beispielsweise eines entgegenkommenden Fahrzeugs, kann auch durch ein bereits vorhandenes Fahrassistenzsystemen durchgeführt werden und das Steuerungssystem kann die entsprechenden Informationen und Daten über die Fahrsituation über eine Schnittstelle von dem Fahrassistenzsystemen erhalten.
Bei dem entgegenkommenden Fahrzeug kann es sich um ein weiteres Kraftfahrzeug oder anderes Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Fahrrad, ein Skateboard, ein Dreirad, etc., handeln. Ebenso kann das entgegenkommende „Fahrzeug“ ein oder mehrere Fußgänger sein, die sich auf einer entgegengesetzten Fahrspur befinden oder dem Kraftfahrzeug entgegen laufen.
Ferner kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, als Fahrsituation ein Überholen eines Fahrzeugs oder Fußgängers durch das Kraftfahrzeug zu erkennen und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger weiter entfernt liegt. Die hierbei angewandte Trajektorieführung vergrößert den Abstand zwischen dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger und dem das Steuerungssystem enthaltenden Kraftfahrzeug. Auch hierbei wird eine natürlichere Fahrweise erzielt, als dies der Fall wäre, wenn die berechnete Trajektorie in der Mitte der Fahrspur liegen würde, wie dies bisher üblich war.
Das Überholen eines Fahrzeugs oder Fußgängers kann einen Spurwechsel umfassen, so dass die befahrene Fahrspur einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug ebenfalls gewechselt wird. Die Trajektorie wird dabei so berechnet, dass nach dem Spurwechsel die Abstände zu der ersten und zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung (der nun aktuellen Fahrspur) unterschiedlich sind, also der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger weiter entfernt liegt.
Ferner kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, als Fahrsituation ein Überholmanöver zu erkennen, wobei ein Fahrzeug das Kraftfahrzeug überholt, und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholenden Fahrzeug liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholenden Fahrzeug weiter entfernt liegt.
Hierbei weicht das Kraftfahrzeug dem überholenden Fahrzeug seitlich aus, wodurch insbesondere der Fahrkomfort, aber auch die Sicherheit, des Fahrers und gegebenenfalls weiterer Insassen des Kraftfahrzeugs erhöht wird.
Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerungssystem auch dazu eingerichtet und bestimmt sein, einen Kurvenverlauf der Fahrspur vor dem Kraftfahrzeug zu ermitteln und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an einer der Fahrspur des Kraftfahrzeugs benachbarten Fahrspur liegt, größer ist als der Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von der benachbarten Fahrspur weiter entfernt liegt. Durch diese Trajektorieführung wird im Rechtsverkehr bei Rechtskurven das Kraftfahrzeug weiter in die Innenkurve und bei Linkskurven weiter in die Außenkurve versetzt. Bei Linksverkehr wird die Trajektorie umgekehrt verschoben. Dadurch wird der Abstand zu möglicherweise vorhandenem Gegenverkehr vergrößert, wodurch die Sicherheit und auch der Fahrkomfort erhöht wird.
Bei der benachbarten Fahrspur kann es sich um eine tatsächliche Fahrspur mit entsprechenden Fahrspurbegrenzungsmarkierungen (wie zum Beispiel aufgezeichneten Linien) handeln. Alternativ kann die benachbarte Fahrspur ebenfalls ein virtueller Bereich sein, der dem entgegenkommenden Verkehr als Fahrbereich eingeräumt wird. Ein solcher virtueller Bereich kann durch bereits vorhandene Fahrassistenzsysteme ermittelt werden, und dem Steuerungssystem zur Berechnung der Trajektorie bereitgestellt werden.
Ebenfalls alternativ oder zusätzlich kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, mehrere gleichzeitig auftretende Fahrsituationen zu erkennen, wobei in jede Fahrsituation ein Objekt, beispielsweise ein Fahrzeug oder Fußgänger oder auch ein feststehendes Objekt wie ein parkendes Fahrzeug, Baum, Beschilderung, Straßenlaterne, Werbeschild, etc., involviert ist, und die Trajektorie so zu berechnen, dass der Abstand der Trajektorie zu dem jeweiligen Fahrzeug oder Fußgänger maximiert ist, wobei das Kraftfahrzeug innerhalb der befahrenen Fahrspur verbleibt.
Dabei können sich die gleichzeitig auftretenden Fahrsituationen zeitlich auch nur teilweise überlappen. Beispielsweise ist eine zeitlich erste Fahrsituation ein Überholvorgang eines weiteren Fahrzeugs oder Fußgängers durch das Kraftfahrzeug und eine zeitlich zweite Fahrsituation ein entgegenkommendes Fahrzeug. Dadurch kann die Trajektorie so berechnet werden, dass sie einen S-förmigen Verlauf aufweist, wobei zunächst ein Abstand zu dem zu überholenden Fahrzeug oder Fußgänger maximiert wird und während des Überholvorgangs oder anschließend ein Abstand zu dem entgegenkommenden Fahrzeug maximiert wird.
Je nach zeitlicher Überlappung der ersten und zweiten Fahrsituation kann das Steuerungssystem somit eine Optimierung der Abstände von der Trajektorie zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung vornehmen, ohne die Sicherheit und den Komfort der Insassen des Kraftfahrzeugs negativ zu beeinflussen.
Im ungünstigsten Fall finden beide Fahrsituation gleichzeitig statt. Hierfür kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, die Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs abhängig von den beiden ermittelten Fahrsituationen so zu berechnen, dass die Trajektorie gleiche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist. Mit anderen Worten kann bei zeitgleich stattfindenden mehreren Fahrsituationen die Berechnung unterschiedliche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung kurzzeitig unterbunden werden.
Alternativ oder zusätzlich können beim Ermitteln mehrerer Fahrsituationen eine oder mehrere der Fahrsituationen priorisiert werden. Auf Basis der Priorisierung der jeweiligen Fahrsituation kann die Berechnung der Abstände zu der ersten und zweiten Fahrspurbegrenzung gewichtet werden. So kann der Abstand zu der Fahrspurbegrenzung, der bei einer am höchsten priorisierten Fahrsituation größer wäre, höher gewichtet werden als der Abstand zu der Fahrspurbegrenzung, der bei einer geringer priorisierten Fahrsituation größer wäre. Beispielsweise kann der Abstand zu einer Fahrspurbegrenzung, die näher an einem überholten Fahrzeug oder Fußgänger liegt, höher gewichtet werden als der Abstand zu einer Fahrspurbegrenzung bezüglich einer anderen Fahrsituation. Der höher gewichtete Abstand wird dadurch maximiert. Dies erhöht die Sicherheit für an der Fahrsituation beteiligte weitere Fahrzeuge oder Fußgänger, aber auch die Sicherheit und den Fahrkomfort der Insassen des Fahrzeugs.
Der mindestens eine Umfeldsensor kann eine Frontkamera, eine Heckkamera, eine Seitenkamera, einen Radar-Sensor, einen Lidar-Sensor, einen Ultraschall-Sensor und/oder einen Inertialsensor umfassen. Ferner können verschiedene Kombinationen dieser Kameras und Sensoren mit jeweils unterschiedlicher Anzahl in dem Kraftfahrzeug eingesetzt werden und dem Steuerungssystem Umfelddaten bereitstellen.
Ferner kann das Steuerungssystem dazu eingerichtet und bestimmt sein, Daten, die den Verlauf der berechneten Trajektorie angeben, an ein Fahrassistenzsystem des Kraftfahrzeugs, eine Sensor- und/oder Lenkunterstützungssteuerung des Kraftfahrzeugs und/oder eine elektronische Steuerung zum autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs auszugeben. Die den Verlauf der berechneten Trajektorie angebenden Daten können durch das Fahrassistenzsystem verwendet werden, um (Warn-) Hinweise und/oder Informationen auf Basis der veränderten Trajektorie auszugeben. Je nach Empfängersystem der Daten kann die berechnete Trajektorie auch verwendet werden, um eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs anzupassen oder andere Funktionen eines (teil-) autonomen Fahrens zu beeinflussen.
Ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung betrifft ein Steuerungsverfahren, das in einem Kraftfahrzeug basierend auf aus mindestens einem an dem Kraftfahrzeug befindlichen Umfeldsensor gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie für das Kraftfahrzeug ermittelt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Erfassen einer durch das Kraftfahrzeug befahrenen Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug mit den Umfeldsensoren,
- Ermitteln einer Fahrsituation mit den Umfeldsensoren, und
- Berechnen einer Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs abhängig von der ermittelten Fahrsituation, wobei die Trajektorie unterschiedliche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist.

Ferner kann das Ermitteln einer Fahrsituation ein Erkennen eines entgegenkommendes Fahrzeugs umfassen. Dabei kann das Berechnen der Trajektorie ein Bestimmen eines Abstands der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem entgegenkommenden Fahrzeug liegt, größer als einen Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem entgegenkommenden Fahrzeug weiter entfernt liegt, umfassen.
Das Ermitteln einer Fahrsituation kann zudem ein Erkennen eines Überholens eines Fahrzeugs oder Fußgängers durch das Kraftfahrzeug umfassen. Hierbei kann das Berechnen der Trajektorie ein Bestimmen eines Abstands der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger liegt, größer als einen Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholten Fahrzeug oder Fußgänger weiter entfernt liegt, umfassen.
Auch kann das Ermitteln einer Fahrsituation ein Erkennen eines Überholmanövers umfassen, wobei ein Fahrzeug das Kraftfahrzeug überholt. Hier kann das Berechnen der Trajektorie ein Bestimmen eines Abstands der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an dem überholenden Fahrzeug liegt, größer als einen Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von dem überholenden Fahrzeug weiter entfernt liegt, umfassen.
Ferner kann das Ermitteln einer Fahrsituation ein Erkennen eines Kurvenverlauf der Fahrspur des zukünftigen Fahrwegs umfassen. Dabei kann das Berechnen der Trajektorie ein Bestimmen eines Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die näher an einer der Fahrspur des Kraftfahrzeugs benachbarten Fahrspur liegt, größer als einen Abstand der Trajektorie zu der Fahrspurbegrenzung, die von der benachbarten Fahrspur weiter entfernt liegt, umfassen.
In einem weiteren Schritt des Steuerungsverfahrens können Daten, die den Verlauf der berechneten Trajektorie angeben, an ein weiteres System oder eine weitere Steuerung des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden. Beispielsweise können die Daten an ein Fahrassistenzsystem, eine Sensor-und/oder Lenkunterstützungssteuerung und/oder eine elektronische Steuerung zum (teil-) autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs ausgegeben werden.
Schließlich betrifft ein weiterer Aspekt der vorgeschlagenen Lösung ein Kraftfahrzeug, das ein Steuerungssystem gemäß einer der oben aufgeführten Varianten und Ausgestaltungen umfasst.
Figurenliste
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigen alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den hier offenbarten Gegenstand, auch unabhängig von ihrer Gruppierung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. Die Abmessungen und Proportionen der in den Figuren gezeigten Komponenten sind hierbei nicht unbedingt maßstäblich; sie können bei zu implementierenden Ausführungsformen vom hier Veranschaulichten abweichen.

1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug, das ein Steuerungssystem und mindestens einen Umfeldsensor aufweist.
2 zeigt schematisch eine erste Fahrsituation, bei der eine Trajektorie unterschiedliche Abstände zu einer ersten und einer zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist.
3 zeigt schematisch eine zweite und dritte Fahrsituation, bei denen eine Trajektorie unterschiedliche Abstände zu einer ersten und einer zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist.
4 zeigt schematisch eine vierte Fahrsituation, bei der eine Trajektorie unterschiedliche Abstände zu einer ersten und einer zweiten Fahrspurbegrenzung aufweist.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Steuerungsverfahrens zum Ermitteln einer Trajektorie für ein Kraftfahrzeug.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 100, das ein Steuerungssystem 10 umfasst. Das Steuerungssystem 10 ist mit mindestens einem an dem Kraftfahrzeug 100 befindlichen Umfeldsensor 21, 23, 25 gekoppelt, um von dem mindestens einen Sensor 21, 23, 25 Umfelddaten zu erhalten. Das Steuerungssystem 10 kann eine elektronische Steuerung ECU (Electronic Control Unit; nicht dargestellt) umfassen. Beispielsweise kann das vorliegende Steuerungssystem 10 mithilfe der ECU zumindest dazu eingerichtet und bestimmt sein, eine Trajektorie für das Kraftfahrzeug 100 zu ermitteln. Beispielsweise empfängt die ECU Signale von Umfeldsensoren 21, 23, 25, verarbeitet diese Signale und zugehörigen Umfelddaten und erzeugt Steuerungs- und/oder Ausgabesignale.
In der 1 sind drei Umfeldsensoren 21, 23, 25 dargestellt, die entsprechende Signale an das Steuerungssystem 10 oder die elektronische Steuerung ECU senden. Insbesondere ist mindestens ein in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 100 nach vorne gerichtete Umfeldsensor 21 angeordnet, der einen Bereich 22 vor dem Kraftfahrzeug 100 erfasst. Dieser mindestens eine Umfeldsensor 21 kann beispielsweise im Bereich einer vorderen Stoßstange, vorderen Lampe und/oder Kühlergrills des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet sein. Dadurch erfasst der Umfeldsensor 21 einem Bereich 22 direkt vor dem Kraftfahrzeug 100.
Mindestens ein zusätzlicher oder alternativer, ebenfalls in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 100 nach vorne gerichteter Umfeldsensor 23 ist im Bereich einer Frontscheibe des Kraftfahrzeugs 100 dargestellt. Beispielsweise kann dieser Umfeldsensor 23 zwischen einem Inneren Rückspiegel des Kraftfahrzeugs 100 und der Frontscheibe angeordnet sein. Ein solcher Umfeldsensor 23 erfasst einen Bereich 24 vor dem Kraftfahrzeug 100, wobei je nach Gestalt des Kraftfahrzeugs 100 ein Bereich 22 direkt vor dem Kraftfahrzeug 100 aufgrund des vorderen Abschnitts des Kraftfahrzeugs 100 nicht erfasst werden kann.
Ferner kann mindestens ein Umfeldsensor 25 seitlich am und/oder am Heck des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet sein. Dieser optionale Umfeldsensor 25 erfasst einen Bereich 26, der seitlich und/oder in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs 100 hinter dem Kraftfahrzeug 100 liegt. Beispielsweise können die Daten oder Signale dieses mindestens einen Umfeldsensors 25 zur Verifizierung von durch andere Umfeldsensoren 21, 23 erfasste Informationen und/oder zur Bestimmung einer Krümmung einer durch das Kraftfahrzeug 100 befahrenen Fahrspur verwendet werden.
Der mindestens eine Umfeldsensor 21, 23, 25 kann beliebig implementiert sein und eine Frontkamera, eine Heckkamera, eine Seitenkamera, einen Radar-Sensor, einen Lidar-Sensor, einen Ultraschall-Sensor und/oder einen Inertialsensor umfassen. Beispielsweise kann der Umfeldsensor 21 in Form einer Frontkamera, eines Radar-, Lidar-, oder Ultraschall-Sensors verwirklicht sein. Für den höher gelegenen Umfeldsensor 23 eignet sich insbesondere eine Frontkamera, während der im Heck des Kraftfahrzeug 100 angeordnete Umfeldsensor 25 in Form einer Heckkamera, eines Radar-, Lidar-, oder Ultraschall-Sensors implementiert sein kann.
Die elektronische Steuerung ECU verarbeitet die aus dem/den an dem Kraftfahrzeug 100 befindlichen Umfeldsensor/en 21, 23, 25 gewonnenen Umfelddaten, um eine durch das Kraftfahrzeug 100 befahrenen Fahrspur mit einer ersten und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung vor dem Kraftfahrzeug 100 zu erfassen. Dazu stellen die Umfeldsensoren 21, 23, 25 der elektronischen Steuerung ECU die den Bereich vor, seitlich neben und/oder hinter dem Fahrzeug wiedergebenden Umfelddaten bereit. Hierfür ist das Steuerungssystem 10 über (gestrichelt dargestellte) mindestens einen Datenkanal oder Bus mit dem mindestens einen Umfeldsensor 21, 23, 25 verbunden. Der Datenkanal oder Bus kann mittels Kabel oder kabellos hergestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Steuerungssystem 10 oder dessen elektronische Steuerung ECU auch Daten von einem anderen Assistenzsystemen oder einer anderen Steuerung (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeugs 100 erhalten, die die befahrene Fahrspur mit der ersten und zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung angeben oder sich daraus ableiten lassen. Somit können bereits durch andere Systeme ermittelte Daten und Informationen durch das Steuerungssystem 10 verwendet werden.
Eine weitere Komponente in dem Kraftfahrzeug 100 kann in Form eines Fahrassistenzsystems 30 oder einer elektronischen Steuerung 30 zum autonomen Fahren vorliegen. Das Steuerungssystem 10 ist in diesem Fall dazu eingerichtet und bestimmt, Daten an ein Fahrassistenzsystem 30 oder elektronische Steuerung 30 zum autonomen Fahren auszugeben. Insbesondere kann das Steuerungssystem 10 oder dessen ECU Daten, die einen Verlauf der berechneten Trajektorie angeben, an die Komponente 30 ausgeben. Die Daten können ebenfalls über einen Datenkanal oder Bus kabelgebunden oder kabellos übertragen werden.
Ferner ermittelt das Steuersystem 10 oder dessen elektronische Steuerung ECU eine Fahrsituation mit den Umfeldsensoren, d.h. auf Basis der mithilfe des mindestens einen Umfeldsensors 21, 23, 25 gewonnenen Umfelddaten. Auch hier kann alternativ oder zusätzlich ein bereits vorhandenes Assistenzsystemen oder eine Steuerung Daten und/oder Informationen liefern, die eine Fahrsituation definieren oder aus denen sich eine Fahrsituation schnell ableiten lässt. Abhängig von der ermittelten Fahrsituation wird anschließend eine Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs 100 berechnet. Hierbei weist die Trajektorie unterschiedliche Abstände zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung auf. Beispielhafte Trajektorieberechnungen werden anhand der 2 bis 4 erläutert.
2 zeigt schematisch eine erste Fahrsituation, bei der eine Trajektorie 105 unterschiedliche Abstände zu einer ersten Fahrspurbegrenzung 201 und einer zweiten Fahrspurbegrenzung 202, 203 aufweist. Das Kraftfahrzeug 100 ist mit einem Steuerungssystem 10, wie es in Bezug auf 1 erläutert wurde, ausgestattet. Zunächst wird davon ausgegangen, dass das Steuerungssystem 10 keine besondere Fahrsituation ermittelt hat, also ein Normalzustand eingestellt ist. Mithilfe mindestens eines Umfeldsensors 21, 23, 25 kann das Steuerungssystem 10 eine durch das Kraftfahrzeug 100 befahrenen Fahrspur mit einer ersten Fahrspurbegrenzung 201 und einer zweiten Fahrspurbegrenzung 202 erfassen und auch die Fahrsituation ermitteln.
Links in 2 ist das Kraftfahrzeug 100 im Normalzustand dargestellt, d.h. das Steuerungssystem 10 hat keine besondere Fahrsituation ermittelt. Daher wird eine Trajektorie 105 des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs 100 so berechnet, dass deren Abstände d₁ und d₂ zu der jeweiligen Fahrspurbegrenzung 201 bzw. 202 gleich ist. Mit anderen Worten wird die Trajektorie 105 auf die Symmetrielängsachse der Fahrspur (zwischen den Fahrspurbegrenzung in 201 und 202) gelegt. Da die Trajektorie 105 mittig im Kraftfahrzeug 100 und parallel zu dessen Längsrichtung liegt, sind die Abstände d_1a und d_2a zwischen einem seitlichen Rand des Kraftfahrzeugs 100 und der jeweiligen Fahrspurbegrenzung 201 und 202 ebenfalls gleichgroß.
In der rechts in 2 dargestellten Situation erkennt das Steuerungssystem 10 mithilfe der Umfelddaten der Umfeldsensoren 21, 23, 25 eine bestimmte Fahrsituation, hier ein entgegenkommendes Fahrzeug 300. Das Steuerungssystem 10 ist dazu eingerichtet und bestimmt, die Trajektorie 105 bei (nach) Ermitteln dieser Fahrsituation so zu berechnen, dass der Abstand d₄ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 202, die näher an dem entgegenkommenden Fahrzeug 300 liegt, größer ist als der Abstand d₃ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 201, die von dem entgegenkommenden Fahrzeug 300 weiter entfernt liegt. Dabei wird die Trajektorie 105 so berechnet, dass das Kraftfahrzeug 100 weiterhin auf der Fahrspur (zwischen den Fahrspurbegrenzungen 201 und 202) bleibt, jedoch den Abstand d₁ , d4 zu dem entgegenkommenden Fahrzeug 300 vergrößert. Wenn mithilfe der Umfeldsensoren 21, 23, 25 ermittelt wird, dass die Fahrsituation eines entgegenkommenden Fahrzeugs 300 beendet ist, beispielsweise durch Erkennen des entgegenkommenden Fahrzeugs 300 im Bereich 26 hinter dem Kraftfahrzeug 100 durch mindestens einen an der Seite oder dem Heck des Kraftfahrzeugs 100 angeordneten Umfeldsensor 25, wird die Trajektorie 105 durch das Steuerungssystem 10 wieder mittig zwischen die Fahrspurbegrenzung 201 und 202 gelegt, also der Normalzustand wiederhergestellt.
Das Steuerungssystem 10 kann die durch das Kraftfahrzeug 100 befahrenen Fahrspur auch als virtuellen Bereich des Fahrwegs (der Straße) ermitteln. Beispielsweise kann ein Fahrweg keine Mittellinie (Fahrspurbegrenzung 202) zwischen zwei Fahrspuren für entgegengesetzte Fahrtrichtungen aufweisen. In einer solchen Situation würden mithilfe der Umfeldsensoren 21, 23, 25 nur die Fahrwegbegrenzungen 201 und 203 (oder beim Fehlen jeglicher Markierungen die seitlichen Ränder des Fahrwegs) erfasst und ausgewertet werden. Das Steuerungssystem 10 ermittelt in solchen Fällen einen virtuellen Bereich, der einer Fahrspur entspricht. So kann das Steuerungssystem 10 zum Beispiel mithilfe von Kartendaten eines Navigationsgeräts (nicht gezeigt) feststellen, in wie vielen Fahrtrichtungen auf dem von dem Kraftfahrzeug 100 befahrenen Fahrweg gefahren werden kann (ob zum Beispiel Gegenverkehr auftreten kann oder ob überholt werden kann). Als virtueller Bereich kann anschließend ein einer Fahrspur entsprechend breiter Bereich auf dem Fahrweg ausgewählt werden.
Der hier beschriebene Algorithmus lässt sich auch auf einen solchen virtuellen Bereich anwenden, wobei die seitlichen Begrenzungen des virtuellen Bereichs den Fahrspurbegrenzungen (201, 202, 203) entsprechen. Alternativ kann das Steuerungssystem 10 auch ohne virtuellen Bereich eine Trajektorie des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs 100 berechnen, wobei es sich auf die Fahrwegbegrenzungen 201, 203 oder die seitlichen Ränder des Fahrwegs im Fall des Fehlens jeglicher Markierungen bezieht. So kann der Verlauf der Trajektorie 105 so berechnet werden, dass ein Abstand zur Fahrwegbegrenzung 203 vergrößert wird und ein Abstand zur Fahrwegbegrenzung 201 verkleinert wird, falls ein entgegenkommendes Fahrzeug 300 als Fahrsituation erkannt wird.
3 zeigt schematisch weitere Fahrsituationen, bei der sich das Kraftfahrzeug 100 auf einem zweispurigen Fahrweg befindet. Links in 3 ist wieder der Normalzustand dargestellt, wobei sich das Kraftfahrzeug 100 bereits auf der Überholspur (hier auf der linken Spur zwischen den Fahrspurbegrenzung in 202 und 203) befindet.
Die durch das Steuersystem 10 ermittelte Fahrsituation kann einerseits ein Überholen durch das Kraftfahrzeug 100 sein, wobei das in 3 oben dargestellte Kraftfahrzeug 100 mit dem Steuersystem 10 ausgestattet ist und das unten in 3 dargestellte Fahrzeug 300 oder Fußgänger überholt wird. Andererseits kann auch das unten in 3 dargestellte Kraftfahrzeug 100 mit dem Steuersystem 10 ausgestattet sein und als Fahrsituation ein Überholmanöver ermitteln, wobei das Kraftfahrzeug 100 von dem oben in 3 dargestellten Fahrzeug 300 überholt wird. Selbstverständlich können auch beide Fahrzeuge 100/300 mit dem Steuersystem 10 ausgestattet sein.
Für die erste in 3 dargestellte Fahrsituation berechnet das Steuerungssystem 10 eine Trajektorie 105, deren Abstand d₄ zu der Fahrspurbegrenzung 202, die näher an dem überholten Fahrzeug 300 oder Fußgänger liegt, größer ist als der Abstand d₃ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 203, die von dem überholten Fahrzeug 300 oder Fußgänger weiter entfernt liegt. Durch den so vergrößerten Abstand zu dem überholten Fahrzeug 300 oder Fußgänger wird die Sicherheit und der Fahrkomfort erhöht. Wie bereits in Bezug auf 2 beschrieben, kann das Steuerungssystem 10 auch mit einem virtuellen Bereich auf dem Fahrweg arbeiten, falls keine Fahrspurbegrenzungen 201 bis 203 auf dem Fahrweg markiert sind. Somit kann auch eine Fahrspurbegrenzung 201, die eine Fahrwegbegrenzung darstellt, oder ein erfasster Fahrwegrand anstatt der Fahrspurbegrenzung 202 zwischen den beiden Fahrspuren zur Ermittlung des Abstands d₄ herangezogen werden.
Bei der zweiten in 3 dargestellten Fahrsituation berechnet das Steuerungssystem 10 (in dem in 3 unteren Kraftfahrzeug 100, das durch das weitere oben in 3 dargestellte Fahrzeug 300 überholt wird) eine Trajektorie 105, die einen Abstand d₆ zu der Fahrspurbegrenzung 202, die näher an dem überholenden Fahrzeug 300 liegt, größer ist als der Abstand d₅ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 201, die von dem überholenden Fahrzeug 300 weiter entfernt liegt. Auch hierbei wird die Sicherheit und der Fahrkomfort durch den größeren Abstand zu dem überholenden Fahrzeug 300 erhöht.
Selbstverständlich können auch beide Fahrzeuge 100/300 mit dem Steuerungssystem 10 ausgestattet sein, wodurch beide Fahrzeuge 100/300 den Abstand d₄ , d₆ zwischen einander erhöhen, wie dies aus 3 hervorgeht.
4 zeigt schematisch eine weitere Fahrsituation, bei der das Steuerungssystem 10 mithilfe der durch den mindestens einen Umfeldsensor 21, 23, 25 gewonnenen Umfelddaten einen Kurvenverlauf der Fahrspur vor dem Kraftfahrzeug 100 ermittelt. Das links in 4 dargestellte Kraftfahrzeug 100 ist noch in dem Normalzustand, also bevor der Kurvenverlauf als Fahrsituation festgestellt wurde.
Für das mittig in 4 dargestellte Kraftfahrzeug 100 hat das Steuerungssystem 10 eine Trajektorie 105 berechnet, deren Abstand d₄ zu der Fahrspurbegrenzung 202, die näher an einer der Fahrspur des Kraftfahrzeugs benachbarten Fahrspur (zwischen den Fahrspurbegrenzungen 202 und 203) liegt, größer ist als der Abstand d₃ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 201, die von der benachbarten Fahrspur weiter entfernt liegt. Im Fall der in 4 dargestellten Rechtskurve bei Rechtsverkehr wird die Trajektorie 105 des Kraftfahrzeugs 100 weiter in die Innenkurve versetzt, wodurch der Fahrkomfort aufgrund des natürlicheren Fahrverlaufs erhöht wird. Der zusätzlich gewonnene Abstand d₄ zum Gegenverkehr (beispielsweise ein Motorrad) erhöht zudem die Sicherheit.
Eine entsprechende Trajektorieberechnung kann auch für Linkskurven (im Rechtsverkehr) durchgeführt werden. Dies ist durch das in 4 rechts unten dargestellte Kraftfahrzeug 100 veranschaulicht. Das Steuerungssystem 10 dieses Kraftfahrzeugs 100 berechnet ebenfalls eine Trajektorie 105, deren Abstand D₆ zu der Fahrspurbegrenzung 202, die näher an einer der Fahrspur des Kraftfahrzeugs 100 benachbarten Fahrspur (zwischen den Fahrspurbegrenzungen 201 und 202) liegt, größer ist als der Abstand D₅ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 203, die von der benachbarten Fahrspur weiter entfernt liegt. In diesem Fall wird die Trajektorie 105 weiter zur Außenkurve verlegt, wodurch ebenfalls der Abstand zum Gegenverkehr vergrößert wird.
Selbstverständlich kann das Steuerungssystem 10 mehrere gleichzeitig auftretende Fahrsituationen erkennen. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 10 eine Kombination aus mindestens zwei der in Bezug auf die 2 bis 4 beschriebenen Fahrsituationen ermitteln und die Trajektorie 105 des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs 100 abhängig von den ermittelten Fahrsituationen berechnen. Dabei kann die Trajektorie 105 so berechnet werden, dass der Abstand der Trajektorie 105 zu einem weiteren beteiligten Objekt (wie zum Beispiel ein Fahrzeug 300 oder Fußgänger) maximiert ist, wobei das Kraftfahrzeug 100 innerhalb der befahrenen Fahrspur verbleibt. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 10 die Trajektorie 105 mithilfe von Gewichtungen der jeweiligen Abstände zu weiteren Fahrzeugen 300 oder Fußgängern, aber auch Fahrspurbegrenzungen 201 bis 203, berechnen. So können die Fahrsituationen auch priorisiert werden, wobei eine Fahrsituation mit höherer Priorität eine größere Gewichtung bei der Ermittlung des vergrößerten Abstands d₄ und d₆ erhält. Auch eine zeitliche Abfolge der Fahrsituationen (insbesondere bei Überholmanövern und Gegenverkehr) kann in die Berechnung der Trajektorie 105 einfließen, sodass für jede Fahrsituation eine größtmögliche Vergrößerung des Abstands d₄ und d₆ erfolgt.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Steuerungsverfahrens zum Ermitteln einer Trajektorie 105 für ein Kraftfahrzeug 100. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 10 (1), insbesondere die elektronische Steuerung ECU, ein solches Steuerungsverfahren durchführen.
In einem ersten Schritt 401 wird eine durch das Kraftfahrzeug 100 befahrene Fahrspur mit einer ersten Fahrspurbegrenzung 201 und einer zweiten Fahrspurbegrenzung 202 vor dem Kraftfahrzeug 100 mithilfe mindestens eines Umfeldsensors 21, 23, 25 erfasst. Das Erfassen der Fahrspur kann durch Erkennen der Fahrspurbegrenzungen 201, 202 oder anderer die Fahrspur oder den Fahrweg begrenzender Elemente (wie zum Beispiel Markierungen, Ränder des Fahrwegbelags, Schilder, etc.) mithilfe der durch den mindestens einen Umfeldsensor 21, 23, 25 gewonnenen Umfelddaten erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich können Daten und/oder Informationen, die die befahrene Fahrspur mit der ersten und zweiten Fahrspurbegrenzung 201, 202 angeben (identifizieren), empfangen werden. Beispielsweise können solche Daten und/oder Informationen von einem bereits vorhandenen Fahrassistenzsystem 30 oder einer anderen elektronischen Steuerung des Kraftfahrzeugs 100 empfangen werden. Dies erlaubt die Wiederverwendung von bereits berechneten Daten, wodurch das Steuerungsverfahren schneller ist.
Anschließend, gleichzeitig oder vor dem Schritt 401 wird in einem Schritt 402 eine Fahrsituation ermittelt. Das Ermitteln der Fahrsituation in Schritt 402 kann ein erkennen eines feststehenden Objekts, ein Erkennen eines entgegenkommenden Fahrzeugs 300, ein Erkennen eines Überholens eines Fahrzeugs 300 oder Fußgängers durch das Kraftfahrzeug 100 und/oder das Erkennen eines Überholmanövers, bei dem ein Fahrzeug 300 das Kraftfahrzeug 100 überholt, umfassen. Beispielhafte Fahrsituationen und deren Erkennung sind in Bezug auf die 2 bis 4 erläutert. Alternativ oder zusätzlich können auch hier Daten und/oder Informationen von einem bereits vorhandenen Fahrassistenzsystem 30 oder einer anderen elektronischen Steuerung des Kraftfahrzeug 100 in dem Steuerungssystem 10 empfangen werden. Auch hier wird durch die Wiederverwendung von bereits berechneten Daten eine Beschleunigung des Steuerungsverfahrens ermöglicht.
In Abhängigkeit der ermittelten Fahrsituation (oder mehrerer ermittelter Fahrsituationen) wird in Schritt 403 eine Trajektorie 105 des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs 100 berechnet. Die Trajektorie 105 wird dabei so berechnet, dass sie unterschiedliche Abstände d₁ bis d₆ zu der ersten Fahrspurbegrenzung 201 und der zweiten Fahrspurbegrenzung 202 (oder 203) aufweist. Beispielsweise kann ein Abstand d₄ einer Fahrspurbegrenzung 202, die näher an einem entgegenkommenden Fahrzeug 300 liegt, größer als ein Abstand d₃ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 201, die von dem entgegenkommenden Fahrzeug 300 weiter entfernt liegt, sein. Im Fall einer Fahrsituation, bei der das Kraftfahrzeug 100 durch ein anderes Fahrzeug 300 überholt wird oder ein Objekt (beispielsweise ein anderes Fahrzeug 300) überholt, umfasst das Berechnen der Trajektorie 105 ein Bestimmen eines Abstands d₄ , d₆ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 202, die näher an dem überholenden Fahrzeug 300 oder dem zu überholenden Objekt (dem überholten Fahrzeug 300, einem Fußgänger oder anderen Verkehrsteilnehmer) liegt, größer als ein Abstand d₁ , d₃ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 201, 203, die von dem überholenden Fahrzeug 300 oder dem überholten Objekt (Fahrzeug 300, Fußgänger, andere Verkehrsteilnehmer, etc.) weiter entfernt liegt. Auch kann bei Ermitteln einer Fahrsituation, die einen Kurvenverlauf des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs 100 umfasst, ein Abstand d₄ , d₆ der Trajektorie 105 des Kraftfahrzeugs 100 zu einer Fahrspurbegrenzung 202, die näher an einer der Fahrspur des Kraftfahrzeugs 100 benachbarten Fahrspur (beispielsweise zwischen den Fahrspurbegrenzung in 201 und 202 oder 202 und 203) liegt, größer als der Abstand d₃ , d₅ der Trajektorie 105 zu der Fahrspurbegrenzung 201 bzw. 203, die von der benachbarten Fahrspur weiter entfernt liegt, bestimmt werden.
Nach Berechnung der Trajektorie können in Schritt 404 Daten, die den Verlauf der berechneten Trajektorie 105 angeben, ausgegeben werden. Beispielsweise können die Daten von dem Steuerungssystem 10 oder einer elektronischen Steuerung ECU des Steuerungssystems 10 ausgegeben werden. Empfänger dieser Daten können ein Fahrassistenzsystem 30 des Kraftfahrzeugs 10, eine Sensor-und/oder Lenkunterstützungssteuerung des Kraftfahrzeugs 10 und/oder eine elektronische Steuerung zum autonomen oder teilautonomen Fahren des Kraftfahrzeugs 100 sein. Die entsprechenden Systeme und Steuerungen 30 können die die Trajektorie 105 angebenden Daten auswerten und für die jeweilige Fahrerassistenz, Unterstützung und/oder Steuerung verwenden. Alternativ oder zusätzlich können auch Daten ausgegeben werden, die einen Versatz der Trajektorie 105 angeben. Beispielsweise kann das Steuerungssystem 10 bereits Informationen über einen Fahrverlauf (eine Trajektorie 105) von einem Fahrassistenzsystem 30 erhalten haben. In diesem Fall ist es ausreichend, dem Fahrassistenzsystem 30 einen Versatz (ein Delta) der Trajektorie 105 zu übermitteln.
Die so ausgegebenen und von einem anderen System 30 erhaltenen Daten können beispielsweise in einem Spurassistenzsystem verwendet werden, um ein Abdriften oder mögliches Verlassen der Fahrspur anhand der fahrsituationsabhängigen Trajektorie 105 dem Fahrer (in üblicherweise) anzuzeigen. Somit können falsche Warnhinweise während bestimmter ermittelter Fahrsituation vermieden werden. Ebenso kann eine elektronische Steuerung zum autonomen oder teilautonomen Fahren des Kraftfahrzeugs 100 die Trajektorie verwenden, um das Kraftfahrzeug 100 entlang Trajektorie zu steuern.
Das Steuerungsverfahren wird kontinuierlich ausgeführt. Insbesondere die Schritte 401 und 402 werden in kurzen zeitlichen Abständen (beispielsweise jede Sekunde oder häufiger) durchgeführt, um die Fahrspur und seitliche Fahrspurbegrenzungen kontinuierlich verfolgen zu können und das Auftreten einer bestimmten Fahrsituation kontinuierlich zu überwachen. Die Schritte 403 und 404 hingegen können abhängig von dem Ermitteln der Fahrsituation durchgeführt werden. Beispielsweise kann erst nach Erkennen (aufgrund des positiven Erkennens) einer bestimmten Fahrsituation (entgegenkommendes Fahrzeug, Überholen, Überholmanöver, Kurvenverlauf, etc.) eine Trajektorie in Schritt 403 berechnet werden und in Schritt 404 entsprechende Daten ausgegeben werden.
Die vorangehend beschriebenen Varianten sowie deren Aufbau- und Betriebsaspekte dienen lediglich dem besseren Verständnis der Struktur, der Funktionsweise und der Eigenschaften; sie schränken die Offenbarung nicht etwa auf die Ausführungsbeispiele ein. Die Figuren sind teilweise schematisch, wobei wesentliche Eigenschaften und Effekte zum Teil deutlich vergrößert dargestellt sind, um die Funktionen, Wirkprinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmale zu verdeutlichen. Dabei kann jede Funktionsweise, jedes Prinzip, jede technische Ausgestaltung und jedes Merkmal, welches/welche in den Figuren oder im Text offenbart ist / sind, mit allen Ansprüchen, jedem Merkmal im Text und in den anderen Figuren, anderen Funktionsweisen, Prinzipien, technischen Ausgestaltungen und Merkmalen, die in dieser Offenbarung enthalten sind oder sich daraus ergeben, frei und beliebig kombiniert werden, so dass alle denkbaren Kombinationen der beschriebenen Varianten zuzuordnen sind. Dabei sind auch Kombinationen zwischen allen einzelnen Ausführungen im Text, das heißt in jedem Abschnitt der Beschreibung, in den Ansprüchen und auch Kombinationen zwischen verschiedenen Varianten im Text, in den Ansprüchen und in den Figuren umfasst. Auch die Ansprüche limitieren nicht die Offenbarung und damit die Kombinationsmöglichkeiten aller aufgezeigten Merkmale untereinander. Alle offenbarten Merkmale sind explizit auch einzeln und in Kombination mit allen anderen Merkmalen hier offenbart.

Claims

Steuerungssystem (10), das zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug (100) eingerichtet und bestimmt ist, basierend auf aus mindestens einem an dem Kraftfahrzeug (100) befindlichen Umfeldsensor (21, 23, 25) gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie (105) für das Kraftfahrzeug (100) zu ermitteln, wobei die Umfeldsensoren (21, 23, 25) dazu eingerichtet sind, einer elektronischen Steuerung des Steuerungssystems (10) die den Bereich (22, 24, 26) vor, seitlich neben und/oder hinter dem Kraftfahrzeug (100) wiedergebenden Umfelddaten bereitzustellen, und wobei das Steuerungssystem (10) wenigstens dazu eingerichtet und bestimmt ist, - eine durch das Kraftfahrzeug (100) befahrene Fahrspur mit einer ersten seitlichen Fahrspurbegrenzung (201, 203) und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung (202) vor dem Kraftfahrzeug (100) mithilfe der von den Umfeldsensoren (21, 23, 25) bereitgestellten Umfelddaten zu erfassen, - eine Fahrsituation mithilfe der von den Umfeldsensoren (21, 23, 25) bereitgestellten Umfelddaten zu ermitteln, und - eine Trajektorie (105) des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs (100) abhängig von der ermittelten Fahrsituation zu berechnen, wobei die Trajektorie (105) unterschiedliche Abstände (d₃ - d₆) zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung (201, 202, 203) aufweist.
Steuerungssystem (10) nach Anspruch 1, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, als Fahrsituation ein entgegenkommendes Fahrzeug (300) zu erkennen und die Trajektorie (105) so zu berechnen, dass der Abstand (d₄) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (202), die näher an dem entgegenkommenden Fahrzeug (300) liegt, größer ist als der Abstand (d₃) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (201), die von dem entgegenkommenden Fahrzeug (300) weiter entfernt liegt.
Steuerungssystem (10) nach Anspruch 1, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, als Fahrsituation ein Überholen eines Objekts (300) oder Fußgängers durch das Kraftfahrzeug (100) zu erkennen und die Trajektorie (105) so zu berechnen, dass der Abstand (d₄) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (202, 201), die näher an dem überholten Objekt (300) oder Fußgänger liegt, größer ist als der Abstand (d₃) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (203), die von dem überholten Objekt (300) oder Fußgänger weiter entfernt liegt.
Steuerungssystem (10) nach Anspruch 1, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, als Fahrsituation ein Überholmanöver zu erkennen, wobei ein Fahrzeug (300) das Kraftfahrzeug (100) überholt, und die Trajektorie (105) so zu berechnen, dass der Abstand (d₆) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (202), die näher an dem überholenden Fahrzeug (300) liegt, größer ist als der Abstand (d₅) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (201), die von dem überholenden Fahrzeug (300) weiter entfernt liegt.
Steuerungssystem (10) nach Anspruch 1, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, einen Kurvenverlauf der Fahrspur vor dem Kraftfahrzeug (100) zu ermitteln und die Trajektorie (105) so zu berechnen, dass der Abstand (d₄, d₆) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (202), die näher an einer der Fahrspur des Kraftfahrzeugs (100) benachbarten Fahrspur liegt, größer ist als der Abstand (d₃, d₅) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (201, 203), die von der benachbarten Fahrspur weiter entfernt liegt.
Steuerungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, mehrere gleichzeitig auftretende Fahrsituationen zu erkennen, wobei in jede Fahrsituation ein Objekt (300) oder Fußgänger involviert ist, und die Trajektorie (105) so zu berechnen, dass der Abstand (d₄, d₆) der Trajektorie (105) zu dem Objekt (300) oder Fußgänger maximiert ist, wobei das Kraftfahrzeug (100) innerhalb der befahrenen Fahrspur verbleibt.
Steuerungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der mindestens eine Umfeldsensor (21, 23, 25) eine Frontkamera, eine Heckkamera, eine Seitenkamera, einen Radar-Sensor, einen Lidar-Sensor, einen Ultraschall-Sensor und/oder einen Inertialsensor umfasst.
Steuerungssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das dazu eingerichtet und bestimmt ist, Daten, die den Verlauf der berechneten Trajektorie (105) angeben, an ein Fahrassistenzsystem (30) des Kraftfahrzeugs (100), eine Sensor- und/oder Lenkunterstützungssteuerung (30) des Kraftfahrzeugs (100) und/oder eine elektronische Steuerung (30) zum autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs (100) auszugeben.
Steuerungsverfahren, das in einem Kraftfahrzeug (100) basierend auf aus mindestens einem an dem Kraftfahrzeug (100) befindlichen Umfeldsensor (21, 23, 25) gewonnenen Umfelddaten eine Trajektorie (105) für das Kraftfahrzeug (100) ermittelt, mit den Schritten: - Erfassen (401) einer durch das Kraftfahrzeug (10) befahrenen Fahrspur mit einer ersten seitlichen Fahrspurbegrenzung (201, 203) und einer zweiten seitlichen Fahrspurbegrenzung (202) vor dem Kraftfahrzeug (100) mithilfe der von den Umfeldsensoren (21, 23, 25) gewonnenen Umfelddaten, - Ermitteln (402) einer Fahrsituation mithilfe der von den Umfeldsensoren (21, 23, 25) gewonnenen Umfelddaten, und - Berechnen (403) einer Trajektorie (105) des zukünftigen Fahrwegs des Kraftfahrzeugs (100) abhängig von der ermittelten Fahrsituation, wobei die Trajektorie (105) unterschiedliche Abstände (d₃ - d₆) zu der ersten und der zweiten Fahrspurbegrenzung (201, 202, 203) aufweist.
Steuerungsverfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Ermitteln einer Fahrsituation ein Erkennen eines entgegenkommenden Fahrzeugs (300) umfasst, und wobei das Berechnen der Trajektorie (105) ein Bestimmen eines Abstands (d₄) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (202), die näher an dem entgegenkommenden Fahrzeug (300) liegt, größer als einen Abstand (d₃) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (201), die von dem entgegenkommenden Fahrzeug (300) weiter entfernt liegt, umfasst.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Ermitteln einer Fahrsituation ein Erkennen eines Überholens eines Objekts (300) oder Fußgängers durch das Kraftfahrzeug (100) umfasst, und wobei das Berechnen der Trajektorie (100) ein Bestimmen eines Abstands (d₄) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (202), die näher an dem überholten Objekt (300) oder Fußgänger liegt, größer als ein Abstand (d₃) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (203), die von dem überholten Objekt (300) oder Fußgänger weiter entfernt liegt, umfasst.
Steuerungsverfahren nach Anspruch 9, wobei das Ermitteln einer Fahrsituation ein Erkennen eines Überholmanövers umfasst, wobei ein Fahrzeug (300) das Kraftfahrzeug (100) überholt, und das Berechnen der Trajektorie (105) ein Bestimmen eines Abstands (d₆) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (202), die näher an dem überholenden Fahrzeug (300) liegt, größer als ein Abstand (d₅) der Trajektorie (105) zu der Fahrspurbegrenzung (201), die von dem überholenden Fahrzeug (300) weiter entfernt liegt, umfasst.
Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, mit dem weiteren Schritt: - Ausgeben (404) von Daten, die den Verlauf der berechneten Trajektorie (105) angeben, an ein Fahrassistenzsystem (30) des Kraftfahrzeugs (100), eine Sensor- und/oder Lenkunterstützungssteuerung (30) des Kraftfahrzeugs (100) und/oder eine elektronische Steuerung (30) zum autonomen Fahren des Kraftfahrzeugs (100).
Kraftfahrzeug (100), das ein Steuerungssystem (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.