用于監控車輛的提供至少部分自動化的行駛功能的系統的方法和設備與流程

本發明涉及用于監控車輛的提供至少部分自動化的行駛功能的系統和/或至少部分自動化的行駛功能的一種方法和一種設備。本發明還涉及一種用于監控車輛的提供至少部分自動化的行駛功能的系統和/或自動化的行駛功能的系統以及一種計算機程序。

背景技術：

車輛的已知的駕駛員輔助系統可以使駕駛員減負，其方式是，這些駕駛員輔助系統接管駕駛員的駕駛任務的一部分，例如縱向引導或橫向引導。完全接管駕駛任務的自動化的行駛功能處于開發中。存在以下要求：防止這樣的系統的錯誤功能導致車輛引起碰撞或事故。

技術實現要素：

因此，本發明的任務可以視為，提供用于監控車輛的提供至少部分自動化的行駛功能的系統的方法，其中，所述方法能夠實現識別系統的錯誤功能或失效，從而可以降低車輛的事故風險或碰撞風險。

本發明的任務也可以視為，說明用于監控車輛的提供至少部分自動化的行駛功能的系統的相應設備。

本發明的任務還可以視為，說明用于監控車輛的提供至少部分自動化的行駛功能的系統的相應監控系統。

本發明的任務此外可以視為，提供相應的計算機程序。

這些任務借助于獨立權利要求的相應主題來解決。本發明的有利的構型是各從屬權利要求的主題。

根據一個方面，提供一種用于監控車輛的提供至少部分自動化的行駛功能的系統的方法，所述方法包括下列步驟：

-在合理性方面檢查車輛的由所述系統預給定的期望行駛狀態；

-如果檢查的結果是所述預給定的期望行駛狀態合理，則根據所述預給定的期望行駛狀態控制車輛，以便達到所述預給定的期望行駛狀態；

或者

-如果檢查結果是所述預給定的期望行駛狀態不合理，則根據緊急情形期望行駛狀態控制車輛，以便達到所述緊急情形期望行駛狀態。

根據另一方面，提供一種用于監控車輛的提供至少部分自動化的行駛功能的系統的設備，所述設備包括：

-用于接收由所述系統預給定的期望行駛狀態的接口；

-合理性裝置，其用于在合理性方面檢查車輛的接收到的期望行駛狀態；

-接口，該接口用于將檢查的結果——所述預給定的期望行駛狀態合理還是不合理——輸出到控制裝置上以用于根據該結果控制所述車輛，和/或，用于如果所述預給定的期望行駛狀態合理則將所述預給定的期望行駛狀態輸出到所述車輛的致動器上或如果所述預給定的期望行駛狀態不合理則將緊急情形期望行駛狀態輸出到所述車輛的致動器上。

根據另一方面，提供用于監控車輛的至少部分自動化的行駛功能的系統的監控系統，所述監控系統包括：根據本發明的設備和用于根據結果控制車輛的控制裝置，其中，控制裝置包括用于接收輸出的結果的接口并構造用于決定：應當根據期望行駛狀態還是根據緊急情形期望行駛狀態控制車輛。

根據另一方面提供一種計算機程序，該計算機程序包括用于當在計算機上執行所述計算機程序時執行根據本發明的方法的程序代碼。

根據另一方面提供一種車輛，該車輛包括根據本發明的設備或根據本發明的監控系統。

所述設備根據一種實施方式構造用于執行根據本發明的方法。這尤其類似地適用于根據本發明的監控系統。也就是說，根據本發明的方法優選借助于根據本發明的設備或借助于根據本發明的監控系統來執行。

關于方法的實施方式由關于設備或關于監控系統的實施方式得出，反之亦然。與方法關聯的實施方式類似地適用于監控系統或設備，反之亦然。

本發明尤其包括以下構思：在預給定的期望行駛狀態被傳遞到車輛的致動器上并由此被真正實施之前，在合理性方面檢驗由車輛的提供至少部分自動化的行駛功能的系統預給定的期望行駛狀態。即尤其也就是說，在期望行駛狀態被真正實施之前，在合理性方面檢驗該期望行駛狀態。僅當檢查得出期望行駛狀態合理時，才真正實施所述期望行駛狀態。也就是說，在該情況下，根據預給定的期望行駛狀態控制車輛，以便達到該預給定的期望行駛狀態。當檢查已經得出預給定的期望行駛狀態不是合理的、即不合理時，則不真正實施所述期望行駛狀態。替代地，預給定緊急情形期望行駛狀態，其中，根據緊急情形期望行駛狀態控制車輛，以便達到該緊急情形期望行駛狀態。

通過合理性檢查尤其實現如下技術優點：可以可靠地識別出系統的錯誤功能或失效。因為具有錯誤或失效的系統一般不能給出合理的期望行駛狀態。因此可以采取適當的應對措施，在此，當識別出系統失效或具有錯誤功能時，尤其根據緊急情形期望行駛狀態控制車輛。由此可以以有利的方式降低事故風險或碰撞風險。可以以有利的方式提高車輛安全性。

車輛的控制尤其包括控制車輛的車輛引導。車輛引導尤其可以包括車輛橫向引導和/或優選地可以包括車輛縱向引導。也就是說，車輛的控制包括車輛橫向引導的控制和/或例如車輛縱向引導的控制。

本發明意義上的系統構造用于提供至少部分自動化的行駛功能。也就是說，系統可以至少部分地接管車輛引導。尤其地，至少部分自動化的行駛功能優選地包括輔助車輛駕駛員的行駛功能。也就是說，輔助的行駛功能例如在橫向引導和/或縱向引導車輛時輔助駕駛員。這種系統優選地可以被稱作駕駛員輔助系統。至少部分自動化的行駛功能優選地包括完全接管車輛引導的、自動化的行駛功能。就這方面來說也可以提及的是完全自動化的行駛功能。為了相對于提供輔助的行駛功能的那些系統更好地限界，提供自動化的行駛功能的系統可以被稱為用于提供自動化的行駛功能的系統。一般性地，即監控如下系統：該系統在車輛引導時輔助駕駛員或完全接管車輛引導。因為最后監控的是所提供的行駛功能是否正確，所以最后可以提及的是至少部分自動化的行駛功能的監控、優選自動化的行駛功能的監控。因此監控優選至少部分自動化的和/或完全自動化的和/或輔助的行駛功能。所述系統即相應地構造用于提供自動化的和/或輔助的行駛功能。在自動化的行駛功能的情況下，即在沒有駕駛員干預的情況下自主地引導車輛。因此也可以提及的是自主的行駛功能。

根據一種實施方式設置，在合理性方面的檢查包括表征期望行駛狀態的期望行駛狀態參數與界限行駛狀態參數的比較，其中，根據該比較求取檢查的結果。也就是說，該系統例如預給定期望行駛狀態參數，該期望行駛狀態參數被與界限行駛狀態參數進行比較。因此例如可以執行在最大值和/或最小值方面的檢查，即期望行駛狀態參數比預給定的最大值和/或最小值大還是小。

這些最大值和最小值例如涉及全局最大值和全局最小值。期望行駛狀態參數例如可以是期望行駛狀態的加速度、減速度或時間戳。相應地，全局最大值可以是系統提供的(即功能相關的或對于系統特定的)功能的最大物理可能的加速度或減速度或者說最大允許的加速度或減速度，或者可以是預測視界的時間邊界。尤其檢驗：行駛狀態的時間戳是否處在過去和/或不繼續處在未來作為預測視界。因為合理的期望行駛狀態的時間戳僅僅處在未來，但不處在過去，并且在未來不比直至預測視界更遠、即在預測視界之內。

這些最大值和最小值例如涉及與行駛狀態相關的最大值或最小值，例如在給定速度下的最大物理可能的橫向加速度或在給定速度下的最大允許的減速度。于是將期望行駛狀態參數(即例如加速度或減速度)相應地與這些與行駛狀態相關的最大值和最小值進行比較。

在一種實施方式中，設置多個期望行駛狀態參數。與僅一個期望行駛狀態參數關聯的實施方案類似地適用于多個期望行駛狀態參數，反之亦然。期望行駛狀態參數優選地相同或尤其不同。

根據另一實施方式設置，接收表征車輛的周圍環境的環境數據，其中，根據這些環境數據執行所述比較。

即以有利的方式提供環境信息。例如：天氣條件、道路的摩擦系數。這些環境信息可以以有利的方式用于改善的合理性檢查。這尤其用于在最大值和/或最小值方面的前面所提到的檢查。因為在不同的道路狀況(光滑、濕潤、干燥性)下，不同的減速度或加速度一般是合理的或有意義的。在檢查最大值和/或最小值時優選地考慮環境數據。

根據另一實施方式設置，期望行駛狀態具有時間戳，其中，在合理性方面的檢查包括：檢查所述時間戳處在過去和/或不處在比預測視界更遠的未來，其中，根據時間戳的檢查求取檢查的結果。如前面已經實施的那樣，合理的期望行駛狀態始終僅處在未來并在那里在時間上不比預測視界更遠(即在預測視界之內)，但是在任何情況下都不處在過去。

在另一種實施方式中設置，期望行駛狀態包括期望軌跡，所述期望軌跡包括期望位置的和屬于期望位置的期望速度的時間變化過程，其中，在合理性方面的檢查包括冗余檢查，即，期望速度是否相應于屬于這些期望速度的期望位置的時間導數，其中，根據冗余檢查求取檢查的結果。

根據另一實施方式設置，傳感地檢測車輛的周圍環境，其中，在合理性方面的檢查包括傳感地檢測的周圍環境的檢查，即，在傳感地檢測的周圍環境中是否存在至少一個在物理上可行駛的無碰撞軌跡，其中，根據傳感地檢測的周圍環境的檢查求取檢查的結果。

在另一實施方式中設置，傳感地檢測車輛的周圍環境，其中，在合理性方面的檢查包括傳感地檢測的周圍環境的檢查，即，在傳感地檢測的周圍環境中，期望行駛狀態是否是無碰撞的，其中，根據傳感地檢測的周圍環境的檢查求取檢查的結果。

根據另一實施方式設置，傳感地檢測車輛的周圍環境。

根據另一實施方式設置，傳感器裝置設置用于傳感地檢測車輛的周圍環境。

根據另一實施方式設置，接收數字地圖，其中，在合理性方面的檢查包括期望行駛狀態與數字地圖的對比(Abgleich)，其中，根據該對比求取檢查的結果。

例如可以由服務器將這種數字地圖發送到車輛上。數字地圖例如包括車道信息和/或關于可駛過路面的信息。因此優選地檢驗：期望行駛狀態——例如期望軌跡是否處在當前車道之內和/或可駛過路面之內。這在期望行駛狀態合理的情況下必須是該情況。

根據另一種實施方式設置，接收另一車輛的數據，其中，在合理性方面的檢查包括期望行駛狀態與另一車輛的數據的對比，其中，根據該對比求取檢查的結果。

這種數據涉及所謂的C2X數據。另一車輛例如可以傳輸它的位置——即位置數據到所述車輛上，從而基于位置數據可以執行碰撞檢查。優選地設置多個車輛，這些車輛將它們的車輛數據、即C2X數據、尤其多個車輛的位置數據通過通信通道傳輸到所述設備或所述系統上。

根據一種實施方式設置用于接收另一車輛的數據的接口。

根據一種實施方式設置用于接收環境數據的接口。

根據一種實施方式設置用于接收數字地圖的接口。

附圖說明

下面根據附圖來更詳細地闡釋本發明。在此示出:

圖1：用于監控車輛的系統的方法的流程圖；

圖2：用于監控車輛的系統的設備；以及

圖3：用于監控車輛的系統的監控系統。

具體實施方式

下面，對于相同的特征可以使用相同的附圖標記。

圖1示出一種用于監控車輛的系統的方法的流程圖。

在步驟101中，在合理性方面檢驗車輛的期望行駛狀態，其中，所述期望行駛狀態由車輛的提供至少部分自動化的行駛狀態的系統預給定期望。

根據步驟101的檢查的結果相應地控制車輛。因此，如果根據步驟101的檢查的結果是所述預給定的期望行駛狀態合理，則在步驟103中根據所述預給定的期望行駛狀態控制車輛，以便達到所述預給定的期望行駛狀態。但是，如果根據步驟101的檢查的結果是預給定的期望行駛狀態不合理，則在步驟105中根據緊急情形期望行駛狀態控制車輛，以便達到緊急情形期望行駛狀態。

根據緊急情形期望行駛狀態控制車輛例如包括將車輛控制到安全狀態中。將車輛控制到安全狀態中例如包括使車輛停住。

對于預給定的期望行駛狀態合理還是不合理的決定尤其可以使用下列標準中的一個或多個：

1.例如可以執行期望行駛狀態的基于模型的一致性和合理性檢查。為此不需要其他的輸入數據。

a.在最大值/最小值方面的檢查，例如：

i.該功能的全局最大值，例如最大物理可能的加速度/減速度、最大允許的加速度/減速度，行駛狀態的時間戳不在過去/不處在比預測視界更遠的未來。

ii.與行駛狀態相關的最大值，例如在給定速度下的最大物理可能的橫向加速度、在給定速度下的最大允許的減速度。

b.在期望軌跡下：在一致性方面檢查期望行駛狀態的順序，例如：

i.上升的時間戳，在檢驗這種順序時，期望行駛狀態的相應時間戳必須上升，

ii.物理層面上的“冗余”，例如期望狀態中的速度是否相應于位置的導數？

c.相繼的消息的連續性(這種消息由系統預給定并包括期望行駛狀態)，例如

i.上升的時間戳，上升的消息計數器

ii.消息的內容不允許與之前的消息中的一個消息相同(例如關于校驗和(Checksumme)的檢查)。尤其當包含時間戳時，永遠不應當是該情況。

iii.相繼的消息的物理一致性，例如持續增大的期望參量。

2.根據周圍環境傳感器機構(即用于傳感地檢測車輛環境的檢測設備)檢查行駛狀態

a.間接的碰撞檢查，也就是說是否存在至少一個在物理上可行駛的無碰撞軌跡？

b.直接的碰撞檢查，也就是說被傳遞的期望行駛狀態和/或被傳遞的期望軌跡是否無碰撞？

3.根據外部數據檢查期望行駛狀態

a.服務器數據，例如具有車道信息/可駛過路面的數字地圖：行駛狀態/軌跡是否處在當前車道之內/可駛過路面之內？

b.提供環境信息，例如道路的天氣條件/摩擦系數，以用于改善來自于1的合理性檢查。

c.CX2數據，例如借助一個或多個另外的車輛的通過通信通道傳遞的位置的碰撞檢查。

在僅使用基于模型的標準(參見上面的段落1)的系統上有利的是該系統的低的復雜性和與外部數據源的不相關性。與來自段落2的環境傳感器機構的組合能夠以有利的方式實現提高整個系統——即設備或系統的安全性，其方式是，排除非無碰撞軌跡。

圖2示出用于監控車輛的系統的設備201。

所述設備201包括用于接收由所述系統預給定的期望行駛狀態209的接口203。所述設備201還包括合理性裝置205，該合理性裝置用于在合理性方面檢查車輛的接收到的期望行駛狀態。在此，合理性裝置201優選地應用前面提到的標準中的一個或多個。

所述設備201還包括用于輸出合理性檢查的結果211的接口207。該結果211是：預給定的期望行駛狀態合理或不合理。結果211被繼續導引或輸出到在此未示出的控制裝置上，從而控制裝置根據結果211控制車輛。即也就是說，控制裝置在期望行駛狀態合理時如此控制車輛，以便達到期望行駛狀態。在期望行駛狀態不合理時，控制裝置如此根據緊急情形期望行駛狀態控制車輛，以便達到該緊急情形期望行駛狀態。

接口207優選地構造成如果預給定的期望行駛狀態合理則輸出預給定的期望行駛狀態或者如果預給定的期望行駛狀態不合理則輸出緊急情形期望行駛狀態。這被傳遞到車輛的致動器上，該致動器然后根據預給定狀態(期望行駛狀態或緊急情形期望行駛狀態)相應地起作用。

對于借助于合理性裝置205的合理性檢查，例如使用環境數據213。尤其使用外部數據215。這種外部數據例如是C2X數據。外部數據例如是數字地圖的地圖數據。但是，數字地圖也可以由設備的導航系統包括，從而可以在考慮數字地圖的情況下也在車輛內部執行合理性檢驗。

圖3示出用于監控車輛的系統的監控系統301。

該監控系統301包括根據圖2的設備201以及包括用于根據所述結果控制車輛的控制裝置303，其中，所述控制裝置303包括接口305并且構造用于決定應當根據期望行駛狀態還是根據緊急情形期望行駛狀態控制車輛。

即也就是說，設備201接收由待監控的自動化行駛功能(所述系統)預給定的期望行駛行為。該行駛行為優選地包括車輛的至少一個期望行駛狀態，即例如在至少一個未來時刻的期望位置、期望速度、期望加速度(縱向、橫向)、期望轉速、期望轉彎半徑。在此，尤其可以涉及期望期望軌跡、即期望參量的未來的時間變化過程。

除了所述行駛行為之外，系統輸入(即由設備的系統預給定的消息)可以包含或包括附加的數據，如校驗和(Prüfsumme)、時間戳、消息計數器，或者如此編碼，使得能夠以特別簡單的方式識別傳輸錯誤。

另外的實施方式可以具有關于車輛周圍環境的信息——例如車輛周圍環境傳感器的信息，或關于服務器的通信裝置的信息或另外的車輛的通信裝置的信息作為附加的輸入參量。

系統輸出是一個決定：是否應當遵守在系統輸入端上預給定的行駛行為。該決定基于如下評價，即，預給定的行駛行為是否合理且安全，這尤其可以包含：行駛行為是否在物理上可實現并且行駛行為是否可無碰撞地實現。

后置的系統(例如控制器303)可以根據所述決定來選擇其是否將該期望行為繼續輸送到車輛的致動器上或者是否選擇緊急情形行為，該緊急情形行為然后被繼續輸送到致動器上。替代地，可以在接口207上輸出行駛行為，要么該行駛行為是輸入端上的行駛行為(即借助于接口203接收的行駛行為)，要么在接口207上輸出預給定的緊急情形行為。這取決于合理性檢查。

使用根據本發明的設備或根據本發明的系統可以以有利的方式減少用于自動化行駛功能的安全開銷，因為也許僅對于負責監控的部分系統需要滿足更高的安全性要求但對于具有高得多的復雜性的整個系統則不需要。

特別有利的是，僅僅使用前述標準中的根據段落1的基于模型的標準，因為在此提供低的復雜性和與外部數據源的不相關性。優選地設置與前述標準中的根據段落2的周圍環境傳感器機構、即傳感器檢測裝置的環境數據的組合。這以有利的方式提高安全性，其方式是，排除非無碰撞軌跡。