(57)【要約】  車両（３００）を運転する方法であって、センサ装置（Ｓ１・・・Ｓｎ）が技術的に多様な少なくとも２つのセンサ装置を備えている方法において、以下のステップ：センサ装置（Ｓ１・・・Ｓｎ）によって周辺情報を検出するステップ；技術的に多様なセンサ装置によって検出した周辺情報の妥当性に関して所定の評価を行うステップ；検出した周辺情報の所定の評価から得られる結果を用いて周辺情報を所定のように使用するステップを含む方法。
2020537277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（３００）を運転する方法であって、センサ装置（Ｓ１・・・Ｓｎ）が技術的に多様な少なくとも２つのセンサ装置を備えている方法において、
センサ装置（Ｓ１・・・Ｓｎ）によって周辺情報を検出するステップと、
技術的に多様なセンサ装置によって検出した周辺情報の妥当性に関して所定の評価を行うステップと、
検出した周辺情報の所定の評価から得られる結果を用いて周辺情報を所定のように使用するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記センサ装置（Ｓ１・・・Ｓｎ）によって前記車両（３００）の走行空間を検出し、評価する方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記車両（３００）の周辺における物体の存在の妥当性チェックを行う方法。
【請求項４】
請求項１〜３までのいずれか一項に記載の方法において、
前記技術的に多様なセンサ装置の所定の評価を冗長的に行う方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、
前記技術的に多様なセンサ装置の所定の評価を行うために、幾何学的な観点で走行空間を仮想的に分割する方法。
【請求項６】
請求項１〜５までのいずれか一項に記載の方法において、
前記技術的に多様なセンサ装置によって検出した周辺情報の妥当性に関して所定の評価を行う場合に、評価アルゴリズムの所定の相互処理を行う方法。
【請求項７】
請求項１〜６までのいずれか一項に記載の方法において、
前記技術的に多様なセンサ装置が、ファジー論理、および／または非決定論的システム、および／または非決定論的アルゴリズム、および／または散発的に欠陥のあるシステムを含んでいる方法。
【請求項８】
自動駐車場および／または都市環境における請求項１〜７までのいずれか一項に記載の方法の使用法。
【請求項９】
車両（３００）を運転するためのシステム（１００）において、
車両（３００）の周辺情報を検出するための技術的に多様な少なくとも２つのセンサ装置と、
技術的に多様なセンサ装置によって検出した周辺情報の妥当性に関して所定の評価を行うための評価装置（２０、３０、４０、５０）と、
検出した周辺情報の所定の評価から得られる結果を用いて周辺情報を所定のように使用するための決定装置（６０、６１）と、
を備えるシステム。
【請求項１０】
コンピュータプログラム製品において、
車両を運転するためのシステム（１００）で実行されるか、またはコンピュータ可読データキャリアに記憶されている場合に請求項１〜７までのいずれか一項に記載の方法を実施するように設定されたプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両を運転する方法に関する。さらに本発明は車両を運転するためのシステムに関する。さらに本発明はコンピュータプログラム製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間のタスクを引き受ける技術システムは、光学的、音響的、手動的な人間の技能を少なくとも同等に行う必要があるだけではなく、例えば、起こり得るエラー反応、または測定原理に特有の刺激、グレア状態、陰影形成などに対する適合性を少なくとも同等に補正することができる必要がある。
【０００３】
公知の周辺認識システムは多くの点で技術的に不十分であるか、または正確なデジタルデータで現実を表すことに限界があり、一般に、外部の周辺環境およびインフラストラクチャからの影響に関しても重大な欠陥を有する。一般に、レーダ、レーザー、カメラなどに基づいたセンサシステムは、純粋に技術的な検出システムであり、これらの検出システムは、例えば、走行空間認識、物体認識などの一般的な用途では、経験的な体験パターンに基づいてのみ学習、較正、スケーリングなどを施され、適合される。
【０００４】
特別なセキュリティタスクのために開発されたマイクロコンピュータ装置に基づいた多数決システムが知られている。このようなシステムは、例えば、航空工学において知られており、このようなアーキテクチャは、主に装置レベルで実現されており、３重の冗長電子機器に使用される。
【０００５】
公知の安全システムは、専ら診断および冗長性に基づいており、比較器において対応するアクチュエータを解除するか、または直接に制御する。
【０００６】
国際公開第２０１０／２３２４２号は、多数決決定装置を装備したドライブバイワイヤシステムを開示しており、多数決決定装置は出力信号を生成するために方程式を使用する。このシステムは、車両構成要素を制御するために、特に、車両構成要素のうちの１つに安全上重大なエラーが生じた場合に安全な運転状態に移行するドライブバイワイヤ原理にしたがって車両を操舵するため設けられている。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１５／０７３６３０号明細書は、電気駆動式車両における電気モータのためのコントローラを開示している。このコントローラは、とりわけ、多数決コントロールモジュールおよびバイパスモジュールを有し、多数決コントロールモジュールは、他の２つのモジュールのうちの１つからエラー信号を受信する。両方のモジュールがエラー信号を送信するとすぐに、多数決コントロールモジュールはバイパスコマンドを生成し、これをバイパスモジュールに転送し、バイパスモジュールはコマンドを実行する。
【０００８】
米国特許出願公開第２００５／２２８５４６号明細書は、誤検出後にクリアされた信号を生成し、クリアされた特定の信号をコントローラが多数決処理する車両用のフォールトトレラントなバイワイヤシステムを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２０１０／２３２４２号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１５／０７３６３０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００５／２２８５４６号明細書
【発明の概要】
【００１０】
本発明の課題は、車両を運転するための改良されたシステムを提供することである。
この課題は、第１の態様によれば、車両を運転する方法であって、センサ装置が、技術的に多様な少なくとも２つのセンサ装置を備えている方法において、
センサ装置によって周辺情報を検出するステップと、
技術的に多様なセンサ装置によって検出した周辺情報の妥当性に関して所定の評価を行うステップと、
検出した周辺情報の所定の評価からえられる結果を用いて周辺情報を所定のように使用するステップと、
を含む方法によって解決される。
【００１１】
このようにして、正確性および／または有用性についてセンサの情報をチェックし、その後に使用する方法が提供され、この場合に、決定装置（「多数決装置」）が論理ベースであり、経験的に作動しないという事実が利用される。上述の多数決装置は、有利には、もはや実際のセンサデータに直接に関係していない箇所で使用される。一般に、３つの経路の場合、２つの同質の経路（すなわち、同じ機能性またはシステム等価性を有する）と、多様な経路とが設けられている。したがって、同質性を比較することによって、ランダムエラーを容易に発見することができ、多様性によってシステムエラーを制御または許容することができる。
【００１２】
第２の態様によれば、この課題は、車両を運転するためのシステムにおいて、
車両の周辺情報を検出するための技術的に多様な少なくとも２つのセンサ装置と、
技術的に多様なセンサ装置によって検出した周辺情報の妥当性に関して所定の評価を行うための評価装置と、
検出した周辺情報の所定の評価から得られる結果を用いて周辺情報を所定のように使用するための決定装置と、
を備えるシステムによって解決される。
【００１３】
この方法の有利なさらなる構成が引用形式請求項の対象である。
【００１４】
方法の有利な構成では、センサ装置によって車両の走行空間が検出され、評価される。このようにして、物体が車両の危険な走行空間内に位置しているかどうかを有利に認識することができ、これにより、車両の走行特性をより安全に構成することができる。
【００１５】
方法の別の有利な構成では、車両周辺における物体の存在の妥当性チェックが行われる。これにより、車両周辺の検出範囲がより良好に検出され、したがって、車両の走行特性がより良好に構成されることが支援される。
【００１６】
方法のさらなる有利な構成では、技術的に多様なセンサ装置の所定の評価が冗長的に行われる。これにより、システムのセキュリティレベルをさらに改善することができる。
【００１７】
方法のさらなる有利な構成では、技術的に多様なセンサ装置の所定の評価を行うために、幾何学的な観点で走行空間が仮想的に分割される。さらに、車両周辺の走行空間を適切な原理にしたがって有利に分割し、特定の要件に適合させることができる。これにより、システムの動作特性をさらに改善することができる。
【００１８】
方法のさらなる有利な構成では、技術的に多様なセンサ装置によって検出した周辺情報の妥当性に関して所定の評価を行う場合に、評価アルゴリズムの所定の相互処理が行われる。これにより、センサ装置によって提供されるデータの効率的なチェックが支援される。
【００１９】
方法のさらなる有利な構成では、技術的に多様なセンサ装置が、ファジー論理、および／または非決定論的システム、および／または非決定論的アルゴリズム、および／または散発的に欠陥のあるシステムを含んでいる。これにより、センサ装置を形成するための何倍もの変形例が有利に可能である。
【００２０】
次に複数の図面に基づいて本発明のさらなる特徴および利点を詳細に記載する。図面は、本発明にとって重要な原理を明確にすることを特に意図しており、必ずしも縮尺どおりに示されていない。
【００２１】
開示された方法の特徴は、対応する開示された装置の特徴からも同様に生じ、その逆もいえる。このことは、特に、方法に関する特徴、技術的利点、および構成が、システムに関する対応する構成、特徴、および利点からも同様に生じ、その逆もいえることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による方法の機能形式を原理的に示す概略図である。
【図２】車両を運転するための提案したシステムの実施形態を原理的に示す図である。
【図３】提案したシステムの実施形態の機能形式を示す図である。
【図４】提案した車両を運転する方法の原理的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、「自動化された車両」という用語は、完全に自動化された車両、部分的に自動化された車両、完全に自律的な車両、および部分的に自律的な車両の意味で同義的に使用される。
【００２４】
図１は、提案した車両（図示しない）を運転するためのシステム１００の一実施形態の概略図を示す。提案した方法を実施するためには、車両は、例えば、車両に接続された周辺検出システム（車載検出装置）、例えば車両の周辺情報を検出するためのビデオおよび／またはライダーおよび／またはレーダおよび／または超音波センサシステムなどを有することができる。さらに上述の周辺検出システムは少なくとも部分的に車両周辺のインフラストラクチャに配置することもできる。
【００２５】
例えば、レーダ、ライダー、カメラなどの形式のセンサ装置Ｓ１・・・Ｓｎが既知である。第１のデータライン１０によって上記センサ装置Ｓ１・・・Ｓｎのデータは第１の論理装置２０に供給される。第１の論理装置２０は、計算要素２１、２２と、供給されたデータを処理するための診断要素２３とを有する。第２のデータライン１１を介して、センサ装置Ｓ１・・・Ｓｎの上記データが第２の論理装置３０に供給され、第２の論理装置３０は、供給されたデータを処理するための計算要素３１、３２および診断要素３３を有する。
【００２６】
上述した第１の論理装置２０から、第１の比較装置５０に機能的に接続された第１の診断装置４０にデータが供給される。診断装置４０によって、センサ装置Ｓ１・・・Ｓｎのデータは、例えば、妥当性についてチェックされる。第１の比較装置５０は、第２の比較装置５１に機能的に接続されており、第１の比較装置５０は２つの冗長経路の結果を比較し、したがって、第１の決定装置６０への入力前に第２の比較装置５１との相互比較を実施する機能を実現する。その結果、第１の決定装置６０は、アクチュエータＡＥ１・・・ＡＥｎの対応する制御のみを引き受ける。
【００２７】
第２のデータライン１１によって読み出されるセンサ装置Ｓ１・・・Ｓｎのデータの処理は、第２の論理装置３０、第２の診断装置４１および第２の比較装置５１によって上述したのと同様に行われる。
【００２８】
したがって、決定装置６０、６１は信号処理の連鎖の終わりに配置されており、このようにして、妥当性に関してセンサデータのチェック、評価、および分析が行われることが分かる。このように、システム１００内の決定装置６０、６１は、「実際の」センサデータの処理にもはや関与しない。その結果、センサデータのエラーが大幅に排除され、これにより、システム１００によって制御される車両の支援システムはより確実に動作することができる。
【００２９】
センサデータの正確性のチェックに関する選択は、論理装置２０、３０、診断装置４０、４１および比較装置５０、５１を有する論理構造によって行われる。
【００３０】
技術的に多様な２つのセンサ装置は、ニューラルネットワークに基づく２つの異なるタイプのアルゴリズムとして、および／またはファジー論理として、および／または非決定論的システムとして、および／または散発的に欠陥のあるシステムとして構成してもよい。
【００３１】
このようにして、システム１００により、センサ装置Ｓ１・・・Ｓｎのセンサデータを効率的にチェックすることができ、これにより、システム１００全体にエラーがないことが有利に支援されている。その結果、システム１００によって制御される自動化された車両をより安全に運転することができる。
【００３２】
その結果、図１のシステム１００では、冗長的な２‐ｏｕｔ‐ｏｆ‐４多数決が実現され、所定の条件、診断、完全性、および状態が多数決構成の入力として使用される。例えば、カメラとして構成されているセンサ装置Ｓ１・・・Ｓｎが灰色のアスファルトを認識した場合、道路と車両との間には障害物は存在しないと結論付けられる。この場合、従来技術による多様なアプローチでは、車両の走行範囲に物体が存在しないことが認識される。
【００３３】
したがって、提案したシステム１００では、センサシステム全体のデータが、主として互いに独立して冗長的な評価システムに読み込まれることが分かる。このようにして、センサシステムにおけるランダムなハードウェアエラーおよび／またはシステムエラーを大幅に排除することができる。なぜならば、このようなエラーの同時性を不可能性の基準として使用することができるからである。例えば、ＥＭＣ問題は、同じ効果を有する２つの異なる信号に同時に影響を及ぼさない。
【００３４】
例えば、評価アルゴリズム（物体追跡、画像認識、ニューラルネットワーク、モデル、シミュレーション、間接測定など）によるセンサ融合および情報取得は、物理的に異なる電子／電気システムでこのように冗長的に行われ、冗長性の結果比較により、有利にはランダムなハードウェアエラーが発見され、システム１００の評価動作に引き継がれない。
【００３５】
システム１００が安全な可用性要件（例えば、高度自動運転での操舵）を有する場合、アクチュエータＡＥ１・・・ＡＥｎの制御は、同期および同時性分析を実行する冗長な決定装置６０、６１を介して行うことが好ましい。この場合は、冗長的な経路が決定装置６０、６１まで影響を受けないことが重要であり、したがって、エラーは、動作チェーンに沿っていわゆる不都合な共通の原因結果をもたらさない。
【００３６】
図２は、図１に示したシステム１００のための技術的な実現可能性を一例としてのみ示す。
【００３７】
カメラの形式のセンサ装置Ｓ１〜Ｓ３、およびライダーセンサの形式のセンサ装置Ｓ４〜Ｓ６が示されている。したがって、センサ装置Ｓ１・・・Ｓｎは少なくとも２つの技術的に多様なセンサ装置を含む。センサ装置Ｓ１・・・Ｓ３は、カメラサーバ７０および第１の決定装置６０にデータを送信する。センサ装置Ｓ４・・・Ｓ６は、例えば駐車場に配置された建造物サーバ８０、８１、および第１の決定装置６０にデータを送信する。建造物サーバ８０、８１は、図１に示す論理装置２０、３０、診断装置４０、４１および比較装置５０、５１の機能を実行する。
【００３８】
技術的に多様なセンサ装置によって検出した周辺情報の妥当性に関して所定の評価を行う場合に、評価アルゴリズムの所定の相互処理を行うことができ、これによりセンサデータの妥当性を互いに照合することが可能となる。
【００３９】
建造物サーバ８０、８１は、カメラサーバ７０およびセンサ装置Ｓ４・・・Ｓ６のデータを評価し、結果データを送信装置９０に送信する。送信装置９０は第１の決定装置６０から有効なキーの形式で解除信号を受信し、続いて送信装置９０はデータを制御装置９１に転送する。送信装置９０は、例えば、ワイヤレス接続（例えば、無線通信）を介して、制御装置９１に機能的に接続されていてもよい。
【００４０】
したがって、決定装置６０によって、送信装置９０のデータストリームを所定の方式で解除またはブロックすることが可能である。決定装置６０は、センサ装置のデータ情報の処理に部分的にしか関与せず、例えば、センサ装置Ｓ１・・・Ｓ３の画像情報に関する知識を有していない。
【００４１】
その結果、制御装置９１は、有効なキーが決定装置６０から送信装置９０に送信される場合にアクティブのままである一種のデッドマンズスイッチとして機能する。これは、例えば、所定の時間間隔で（例えば、１００ｍｓ毎に）行うことができ、キーが送信されたに場合には、車両はアクチュエータＡＥ１・・・ＡＥｎを介して制御装置９１によって安全な状態に移行され、例えば、減速されるか、および／または所定の方式で操舵される。
【００４２】
その結果、図１および図２のシステム１００では、所定の方式で構成された条件付き多数決装置が実現され、極めて多種のパラメータに基づいて異なるデータストリームを評価し、したがって、異なる要素に基づいてアクチュエータＡＥ１・・・ＡＥｎを安全に制御することができる。
【００４３】
そのような要素は、例えば次のような所定の状態に依存していてもよい。
―  車両の運転状態（例えば、車両が加速している、制動しているなど）
―  システム状態（例えば、制御器が初期化段階である、再構成している、欠陥があるなど）
―  交通状況（例えば、高速道路走行、混雑した道路、都市環境である、など）
【００４４】
特に周辺認識センサでは、システムは、技術的に不十分である可能性がある場合に、より良好なシステムまたは評価アルゴリズムに切り換えることができる。これにより、センサおよび評価アルゴリズムの技術的な不十分さに加えて、周辺環境によるエラー作用を適合させることも可能である。例えば、
温度、汚れなどは測定結果を歪曲し、
雨、雪、霧などは測定結果を制限し、
電気的エラーおよび許容差（例えば、構成要素ノイズ、ＥＭＣなど）はセンサデータの結果を歪曲する。
【００４５】
技術的なシステムは、多数決装置がその期間の間これらの技術要素の結果を隠すように、異なる時間に較正または構成することができる。
【００４６】
したがって、認識または検出アルゴリズム（ライダーではエミッタの機械的回転に基づく）、補償アルゴリズムなどはシステムの異なるデータ実行時間に適合させることができる。
【００４７】
さらなる変形例では、優先的な多数決を実行することもでき、この場合には、それぞれの状況、状態などに最適なセンサ装置がより優先され、優先順位が最も高い情報が多数決装置で考慮される。これにより、ファジー論理（例えば、ニューラルネットワーク）または非決定論的測定原理を用いて極めて良好に作業することができる。このことは、ニューラルネットワークの保護のために本質的な利点を意味する。
【００４８】
提案されたシステム１００の本質的な利点は、安全証明がもはやキャリアシステム（センサを含む）の整合性エラーに基づくのではなく、車両の安全性に対する可能な影響のみに基づくことである。したがって、診断、比較器、および多数決装置、ならびにアクチュエータ制御のみが安全要件にしたがって実施される。多様な機能は、共通の原因のエラーについての分析を受けるだけであり、実装されたセキュリティメカニズムとして交通においてもはや必要ではない。
【００４９】
したがって、異常な影響が異常である（論理的でない組み合わせが存在する）と認識され、例えば、車両が適切にダウングレードされる（例えば、減速する、別のルートに導くなど）ので、このような異常な影響にも対処することができる。
【００５０】
図３は、駐車スペース内で自動化された車両３００を外部から操作するＡＶＰ環境（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｖａｌｅｔ  Ｐａｒｋｉｎｇ）における提案された方法の機能形式の図を示す。車両３００の前方の走行範囲は、正方形の形式で仮想の幾何学面積に分割されていることが分かる。提案されたシステム１００によって自由に通行可能であると認識された正方形６Ｃが示されている。その結果、チェッカーボードｓに対応する仮想空間に多数決構造がスケーリングされる。
【００５１】
特に、提案された方法の利点は、一般的な道路交通における自動運転機能において特に有効である。なぜならば、周辺環境、不十分さ、エラー、状況などによる複雑性がＡＶＰ環境におけるよりもはるかに大きいからである。
【００５２】
図３のチェッカーボード分析の拡張（図示しない）によって、車両３００の前方の領域の高さ情報も考慮に入れることができ、これにより、さらにもっともらしいデータが生成され、高さ情報を考慮して生成されるより正確な決定を決定装置によって達成することができる。
【００５３】
例えば、車両３００の周辺の仮想領域を３つの高さレベルに分割してもよい。このようにして、システム１００によって、領域６Ｃが自由に通行可能であると認識され、この場合に、それぞれ１つのライダーセンサを３つの異なる高さ段階で車両３００に配置することができ、車両３００の前方の通行可能な領域を検出する。よりわかりやすくするために、システム１００の個々の装置および要素は図３には示していない。
【００５４】
図４は、提案した方法の実施形態の原則的なフロー図を示す。
【００５５】
ステップ２００では、センサ装置Ｓ１・・・Ｓｎによる周辺情報の検出が行われる。
【００５６】
ステップ２１０では、技術的に多様なセンサ装置によって検出した周辺情報の妥当性に関して所定の評価が行われる。
【００５７】
ステップ２２０では、検出された周辺情報の所定の評価から得られる結果を使用して周辺情報が所定のように使用される。
【００５８】
提案された方法は、運転者がもはや運転動作に介入しない、車両のＨＡＦレベル５の運転のため（高度に自動化された運転：英語ではHighly Automated Driving）に有利に使用することができる。
【００５９】
提案された方法は、有利には、車両を運転するためにシステム１００で実行される適切なプログラムコード手段を有するソフトウェアプログラムの形式で実施することができる。このようにして、方法を容易に適合させることが可能である。
【００６０】
当業者は、本発明の本質から逸脱することなしに本発明の特徴を適切に変更し、および／または組み合わせるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2020537277.tif 000010
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2020537277.tif 000012
2020537277.tif 000013
2020537277.tif 000014
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