DE-102021111811-B4 - SYSTEM, VERFAHREN UND STEUERGERÄT FÜR GRAPHENBASIERTE WEGPLANUNG FÜR EIN HOST-FAHRZEUG

Abstract

Ein Verfahren zur Bahnplanung für ein Host-Fahrzeug, umfassend: Empfangen eines Host-Fahrzeug-Kurses H HV , einer Host-Fahrzeug-Geschwindigkeit S HV , eines Host-Fahrzeug-Standorts L HV , von Umgebungsinformationen E und eines jeweiligen Hindernis-Kurses H VO , einer Hindernis-Geschwindigkeit Svo und eines Hindernis-Standorts Lvo für jedes Hindernis innerhalb eines vorbestimmten Radius um das Host-Fahrzeug; Ausrechnen eines oder mehrerer projizierter Host-Fahrzeugstandorte L i unter Verwendung von L i = f k1 (i, L HV , H HV , H DEV , S HV , S DEV , T H , E, G), wobei f k1 eine erste kinematische Funktion zum Erzeugen des einen oder der mehreren projizierten Host-Fahrzeugstandorte L i ist, i eine Schrittnummer ist, H DEV und S DEV zulässige Abweichungen für die Host-Fahrzeugrichtung H HV bzw. die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit S HV sind, T H ein Hypothesenzeitschritt ist und G ein Ziel ist; Berechnen einer jeweiligen projizierten Hindernisposition O i für jedes Hindernis unter Verwendung von O i = f k2 (i, Lvo, Hvo, Svo, T H , E), wobei f k2 eine zweite kinematische Funktion zum Erzeugen der jeweiligen projizierten Hindernisposition O i für jedes Hindernis ist; Bestimmen eines jeweiligen Kollisionspotentials zwischen jedem projizierten Host-Fahrzeugstandort L i und jedem projizierten Hindernisstandort O i , wobei jedes Kollisionspotential mit einem jeweiligen projizierten Host-Fahrzeugstandort L i verbunden ist; und bis eine vorbestimmte maximale Anzahl von Schritten i max erreicht ist, und während mindestens ein projizierter Host-Fahrzeugort L i ein qualifizierter projizierter Host-Fahrzeugort L i ist, der als ein projizierter Host-Fahrzeugort L i definiert ist, bei dem jedes seiner zugehörigen Kollisionspotentiale unter einem Kollisionsschwellenwert liegt, Wiederholen der Schritte: Inkrementieren der Schrittnummer i; Wiederholen des Ausrechnungsschritts für jeden jeweiligen qualifizierten projektierten Host-Fahrzeugstandort L i , um einen oder mehrere zusätzliche projektierte Host-Fahrzeugstandorte L i zu erzeugen, wobei der jeweilige qualifizierte projektierte Host-Fahrzeugstandort für L HV verwendet wird, Wiederholen des Berechnungsschritts, um einen zusätzlichen projizierten Hindernisort O i für jedes jeweilige Hindernis zu erzeugen, wobei der aktuelle projizierte Hindernisort für jedes jeweilige Hindernis für Lvo verwendet wird, und Wiederholen des Bestimmungsschritts zwischen jeder zusätzlichen projizierten Host-Fahrzeugposition L i und jeder zusätzlichen projizierten Hindernisposition O i , ferner umfassend, als Teil des Ausrechnungsschritts: Anpassen der Host-Fahrzeuggeschwindigkeit S HV um bis zu S DEV an jeder der einen oder mehreren projizierten Host-Fahrzeugpositionen gemäß einem oder mehreren vorgegebenen Geschwindigkeitsprofilen.

Inventors

• Divya P. Kulkarni
• Hyukseong Kwon
• Kenji Yamada
• Tiffany J. Hwu
• Kyungnam Kim
• Rajan Bhattacharyya
• Michael J. Daily

Assignees

• GM Global Technology Operations LLC

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20210506

Priority Date

20201208

Claims (8)

1. Ein Verfahren zur Bahnplanung für ein Host-Fahrzeug, umfassend: Empfangen eines Host-Fahrzeug-Kurses H HV , einer Host-Fahrzeug-Geschwindigkeit S HV , eines Host-Fahrzeug-Standorts L HV , von Umgebungsinformationen E und eines jeweiligen Hindernis-Kurses H VO , einer Hindernis-Geschwindigkeit Svo und eines Hindernis-Standorts Lvo für jedes Hindernis innerhalb eines vorbestimmten Radius um das Host-Fahrzeug; Ausrechnen eines oder mehrerer projizierter Host-Fahrzeugstandorte L i unter Verwendung von L i = f k1 (i, L HV , H HV , H DEV , S HV , S DEV , T H , E, G), wobei f k1 eine erste kinematische Funktion zum Erzeugen des einen oder der mehreren projizierten Host-Fahrzeugstandorte L i ist, i eine Schrittnummer ist, H DEV und S DEV zulässige Abweichungen für die Host-Fahrzeugrichtung H HV bzw. die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit S HV sind, T H ein Hypothesenzeitschritt ist und G ein Ziel ist; Berechnen einer jeweiligen projizierten Hindernisposition O i für jedes Hindernis unter Verwendung von O i = f k2 (i, Lvo, Hvo, Svo, T H , E), wobei f k2 eine zweite kinematische Funktion zum Erzeugen der jeweiligen projizierten Hindernisposition O i für jedes Hindernis ist; Bestimmen eines jeweiligen Kollisionspotentials zwischen jedem projizierten Host-Fahrzeugstandort L i und jedem projizierten Hindernisstandort O i , wobei jedes Kollisionspotential mit einem jeweiligen projizierten Host-Fahrzeugstandort L i verbunden ist; und bis eine vorbestimmte maximale Anzahl von Schritten i max erreicht ist, und während mindestens ein projizierter Host-Fahrzeugort L i ein qualifizierter projizierter Host-Fahrzeugort L i ist, der als ein projizierter Host-Fahrzeugort L i definiert ist, bei dem jedes seiner zugehörigen Kollisionspotentiale unter einem Kollisionsschwellenwert liegt, Wiederholen der Schritte: Inkrementieren der Schrittnummer i; Wiederholen des Ausrechnungsschritts für jeden jeweiligen qualifizierten projektierten Host-Fahrzeugstandort L i , um einen oder mehrere zusätzliche projektierte Host-Fahrzeugstandorte L i zu erzeugen, wobei der jeweilige qualifizierte projektierte Host-Fahrzeugstandort für L HV verwendet wird, Wiederholen des Berechnungsschritts, um einen zusätzlichen projizierten Hindernisort O i für jedes jeweilige Hindernis zu erzeugen, wobei der aktuelle projizierte Hindernisort für jedes jeweilige Hindernis für Lvo verwendet wird, und Wiederholen des Bestimmungsschritts zwischen jeder zusätzlichen projizierten Host-Fahrzeugposition L i und jeder zusätzlichen projizierten Hindernisposition O i , ferner umfassend, als Teil des Ausrechnungsschritts: Anpassen der Host-Fahrzeuggeschwindigkeit S HV um bis zu S DEV an jeder der einen oder mehreren projizierten Host-Fahrzeugpositionen gemäß einem oder mehreren vorgegebenen Geschwindigkeitsprofilen.
2. Das Verfahren nach Anspruch 1 , ferner umfassend: Auswählen einer optimalen Sequenz vom Host-Fahrzeugstandort L HV durch einen oder mehrere der qualifizierten projizierten Host-Fahrzeugstandorte basierend auf der Minimierung eines aggregierten Kollisionspotentials unter Verwendung eines Dijkstra-Algorithmus.
3. Das Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Kollisionspotential durch CP = 1 - {1 / [1 + e^ - (d - D SAFE /2)]} definiert ist, wobei CP das Kollisionspotential ist, d ein jeweiliger Abstand zwischen jedem projizierten Host-Fahrzeugort L i und jedem projizierten Hindernisort O i ist und D SAFE ein jeweiliger vorbestimmter sicherer Schwellenabstand ist.
4. Das Verfahren nach Anspruch 1 , wobei jedes der vorgegebenen Geschwindigkeitsprofile eines oder mehrere aus einem Beschleunigungsprofil, einem Verzögerungsprofil, einem Profil für konstante Geschwindigkeit, einem Auslaufprofil, einem regenerativen Bremsprofil, einem Notbeschleunigungsprofil und einem Notstoppprofil ist.
5. Das Verfahren nach Anspruch 1 , wobei: die Umgebungsinformationen E eine oder mehrere der folgenden Informationen umfassen: Anzahl und Anordnung der Fahrspuren und Seitenstreifen; Verkehrsflussrichtung für jede Fahrspur und jeden Seitenstreifen; Straßenbelagstyp jeder Fahrspur und jedes Seitenstreifens; Ort, Meldung/Befehl und Wirkungsbereich von Verkehrszeichen/Verkehrssignalen; Geschwindigkeitsbegrenzungen; örtliche Wetterbedingungen; und Nähe, Geschwindigkeit und Richtung jedes Hindernisses; und das Ziel G umfasst eines oder mehrere der folgenden Elemente: Geradeausfahren, Linksabbiegen, Rechtsabbiegen, Beschleunigen, Abbremsen, Beibehalten einer aktuellen Geschwindigkeit, Beibehalten einer Fahrzeuggeschwindigkeit bei oder über einer sicheren Mindestgeschwindigkeit, Beibehalten der Fahrzeuggeschwindigkeit bei oder unter einer sicheren Höchstgeschwindigkeit, Beibehalten eines Mindestfolgeabstands oder mehr hinter einem anderen Fahrzeug, Einmünden in eine benachbarte Spur, Überholen eines anderen Fahrzeugs, Vermeiden einer Überholspur, wenn nicht überholt wird, Ausweichen auf einen oder beide Seitenstreifen, Anhalten an einer bestimmten Stelle und Ausweichen vor Hindernissen.
6. Ein Steuergerät zur Planung eines Weges für ein Host-Fahrzeug, wobei das Steuergerät so konfiguriert ist, dass sie die folgenden Schritte ausführt: Empfangen eines Host-Fahrzeug-Kurses H HV , einer Host-Fahrzeug-Geschwindigkeit S HV , eines Host-Fahrzeug-Standorts L HV , von Umgebungsinformationen E und eines jeweiligen Hindernis-Kurses H VO , einer Hindernis-Geschwindigkeit Svo und eines Hindernis-Standorts Lvo für jedes Hindernis innerhalb eines vorbestimmten Radius um das Host-Fahrzeug; Ausrechnen eines oder mehrerer projizierter Host-Fahrzeugstandorte L i unter Verwendung von L i = f k1 (i, L HV , H HV , H DEV , S HV , S DEV , T H , E, G), wobei f k1 eine erste kinematische Funktion zum Erzeugen des einen oder der mehreren projizierten Host-Fahrzeugstandorte L i ist, i eine Schrittnummer ist, H DEV und S DEV zulässige Abweichungen für die Host-Fahrzeugrichtung H HV bzw. die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit S HV sind, T H ein Hypothesenzeitschritt ist und G ein Ziel ist; Berechnen einer jeweiligen projizierten Hindernisposition O i für jedes Hindernis unter Verwendung von O i = f k2 (i, L VO , H VO , S VO , T H , E), wobei f k2 eine zweite kinematische Funktion zum Erzeugen der jeweiligen projizierten Hindernisposition O i für jedes Hindernis ist; Bestimmen eines jeweiligen Kollisionspotentials zwischen jedem projizierten Host-Fahrzeugstandort L i und jedem projizierten Hindernisstandort O i , wobei jedes Kollisionspotential mit einem jeweiligen projizierten Host-Fahrzeugstandort L i verbunden ist; und bis eine vorbestimmte maximale Anzahl von Schritten i max erreicht ist, und während mindestens ein projizierter Host-Fahrzeugort L; ein qualifizierter projizierter Host-Fahrzeugort L i ist, der als ein projizierter Host-Fahrzeugort L; definiert ist, bei dem jedes seiner zugehörigen Kollisionspotentiale unter einem Kollisionsschwellenwert liegt, Wiederholen der Schritte: Inkrementieren der Schrittnummer i; Wiederholen des Ausrechnungsschritts für jeden jeweiligen qualifizierten projektierten Host-Fahrzeugstandort L i , um einen oder mehrere zusätzliche projektierte Host-Fahrzeugstandorte L i zu erzeugen, wobei der jeweilige qualifizierte projektierte Host-Fahrzeugstandort für L HV verwendet wird, Wiederholen des Berechnungsschritts, um einen zusätzlichen projizierten Hindernisort O i für jedes jeweilige Hindernis zu erzeugen, wobei der aktuelle projizierte Hindernisort für jedes jeweilige Hindernis für LVO verwendet wird, und Wiederholen des Bestimmungsschritts zwischen jeder zusätzlichen projizierten Host-Fahrzeugposition L i und jeder zusätzlichen projizierten Hindernisposition O i , wobei das Steuergerät ferner so konfiguriert ist, dass es als Teil des Ausrechnungsschritts den Schritt ausführt: Anpassen der Host-Fahrzeuggeschwindigkeit S HV um bis zu S DEV an jeder der einen oder mehreren projizierten Host-Fahrzeugpositionen gemäß einem oder mehreren vorgegebenen Geschwindigkeitsprofilen.
7. Das Steuergerät nach Anspruch 6 , wobei das Kollisionspotential definiert ist durch CP = 1 - {1 / [1 + e^ -(d - D SAFE /2)]}, wobei CP das Kollisionspotential ist, d ein jeweiliger Abstand zwischen jedem projizierten Host-Fahrzeugort L i und jedem projizierten Hindernisort O i ist und D SAFE ein jeweiliger vorbestimmter sicherer Schwellenabstand ist.
8. Das Steuergerät nach Anspruch 6 , wobei das Steuergerät ferner so konfiguriert ist, dass es folgenden Schritt ausführt: Auswählen einer optimalen Sequenz vom Host-Fahrzeugstandort L HV durch einen oder mehrere der qualifizierten projizierten Host-Fahrzeugstandorte basierend auf der Minimierung eines aggregierten Kollisionspotentials unter Verwendung eines Dijkstra-Algorithmus.

Description

EINLEITUNG Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf graphenbasierte Bahnplanung für Host-Fahrzeuge und insbesondere auf Systeme, Verfahren und Steuergeräte für graphenbasierte Bahnplanung für Host-Fahrzeuge. Autonome und teilautonome Fahrzeuge (z. B. Drohnen, Roboter und selbstfahrende Fahrzeuge) können durch verschiedene Verfahren entlang von Pfaden oder Trajektorien geführt werden. Ein solches Verfahren ist als graphenbasierte Pfadplanung bekannt. Bei diesem Verfahren werden die aktuellen und möglichen zukünftigen Positionen des Fahrzeugs für einen kurzen Zeitrahmen bestimmt, z. B. für die nächsten 0,5 bis 5 Sekunden. Das Verfahren verwendet einen Ansatz, der dem Einzeichnen der Positionen in einen Graphen oder ein Gitter ähnelt, wobei die Umgebung - wie Straßen, Fahrspuren, Luftraum, andere Fahrzeuge oder Hindernisse usw. - ebenfalls auf dem Graphen oder Raster dargestellt werden. Dieser Ansatz kann von On-Board-Systemen oder Steuergeräten oder von Off-Board-Systemen durchgeführt werden, zu denen das Fahrzeug drahtlosen oder anderen Fernzugriff hat, und die Bestimmung möglicher zukünftiger Positionen für das Fahrzeug kann zur Unterstützung der Fahrzeugführung verwendet werden. Der übliche graphenbasierte Ansatz kann jedoch viel mehr mögliche zukünftige Fahrzeugstandorte ermitteln, als benötigt werden. Da die Bestimmung dieser möglichen Standorte sehr rechenintensiv ist und die Berechnungen für jeden anstehenden Zeitrahmen laufend sehr schnell aktualisiert werden müssen, wäre es wünschenswert, einen graphenbasierten Ansatz bereitzustellen, der die Anzahl der berechneten möglichen zukünftigen Fahrzeugstandorte intelligent minimiert und dabei ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Vertrauen beibehält. DE 11 2017 007 661 T5 zeigt ein Verfahren, bei dem für ein Fahrzeug mehrere Kandidaten-Schätzpfade zum Erreichen eines Zwischenziels unter Vermeidung eines zum Schätzzeitpunkt vorhandenen bewegten Objekts in Abhängigkeit von Kosteninformationen von Fahrspuren erzeugt werden und ein aus den Kandidaten-Schätzpfaden ausgewählter Schätzpfad für jeden Schätzzeitpunkt als Pfad des Fahrzeugs festgelegt wird. DE 10 2008 062 916 A1 zeigt ein Verfahren zur Bestimmung einer Kollisionswahrscheinlichkeit eines Fahrzeugs mit einem Lebewesen, bei dem das räumlich-zeitliche Verhalten des Lebewesens mit einem Verhaltensmodell und das räumlich-zeitliche Verhalten des Fahrzeugs mit einem kinematischen Modell beschrieben werden, ausgehend von den aktuellen Positionen von Fahrzeug und Lebewesen jeweils Trajektorien berechnet werden, diese als Trajektorienpaare bis zum Eintreten oder Ausbleiben einer Kollision ausgewertet werden, die Anzahl der eine Kollision anzeigenden Trajektorienpaare ermittelt wird und daraus die Kollisionswahrscheinlichkeit als Verhältnis der kollisionsanzeigenden Trajektorienpaare zur Gesamtzahl der berechneten Trajektorienpaare bestimmt wird. DE 10 2017 114 876 A1 zeigt ein Verfahren zur Kollisionsvermeidung zwischen einem Ego-Fahrzeug und einem weiteren Verkehrsteilnehmer, bei dem zukünftige Trajektorien für das Ego-Fahrzeug und den weiteren Verkehrsteilnehmer vorhergesagt werden, entlang der vorhergesagten Trajektorien jeweils mindestens zwei Aufenthaltswahrscheinlichkeitsbereiche für unterschiedliche Zeitintervalle bestimmt werden, diese Aufenthaltswahrscheinlichkeitsbereiche für gleiche Zeitintervalle miteinander verglichen werden und bei Erkennung einer Überlappung von Aufenthaltswahrscheinlichkeitsbereichen mit gleichem Zeitintervall gestaffelte Eskalationsmaßnahmen ausgelöst werden. BESCHREIBUNG Aufgabe der Erfindung ist mögliche zukünftige Fahrzeugstandorte besser bestimmbar zu gestalten. Diese Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand gemäß Anspruch 1 sowie 6. Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zur Wegplanung für ein Host-Fahrzeug: (i) Empfangen eines Host-Fahrzeugkurses HHV, einer Host-Fahrzeuggeschwindigkeit SHV, eines Host-Fahrzeugstandortes LHV, von Umgebungsinformationen E und eines jeweiligen Hinderniskurses Hvo, einer Hindernisgeschwindigkeit Svo und eines Hindernisstandortes Lvo für jedes Hindernis innerhalb eines vorbestimmten Radius um das Host-Fahrzeug (ii) Ausrechnen eines oder mehrerer projizierter Host-Fahrzeugstandorte Li unter Verwendung von Li = fk1(i, LHV, HHV, HDEV, SHV, SDEV, TH, E, G), wobei fk1 eine erste kinematische Funktion zum Erzeugen des einen oder der mehreren projizierten Host-Fahrzeugstandorte Li ist, i eine Schrittnummer ist, HDEV und SDEV zulässige Abweichungen für den Host-Fahrzeugkurs HHV bzw. die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit SHV sind, TH ein Hypothesenzeitschritt ist und G ein Ziel ist; (iii) Berechnen eines jeweiligen projizierten Hindernisortes Oi für jedes Hindernis unter Verwendung von Oi = fk2(i, LVO, HVO, SVO, TH, E), wobei fk2 eine zweite kinematische Funktion zum Erzeugen des jeweiligen projizierten Hindernisortes Oi für jedes Hindernis ist; (iv) Bestimmen eines jeweiligen Kollisionspo