DE102008002171A1

DE102008002171A1 - Method for predicting the future movement of a control device in a vehicle

Info

Publication number: DE102008002171A1
Application number: DE102008002171A
Authority: DE
Inventors: Dietrich Manstetten
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-06-03
Filing date: 2008-06-03
Publication date: 2009-12-10
Also published as: WO2009146759A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorhersage der zukünftigen Bewegung einer Steuereinrichtung (7) in einem Fahrzeug, die von einer Person betätigt wird. Eine relativ genaue Vorhersage wird dadurch möglich, dass Daten über die bisherige Betätigung der Steuereinrichtung (7) gemessen und diese Daten von einem Algorithmus verarbeitet werden, der ein Modell (2) umfasst, das typische menschliche Bewegungsmuster beschreibt, und das Modell (2), basierend auf den Daten über die bisherige Betätigung, eine Information über die zukünftige Betätigung der Steuereinrichtung (7) ermittelt.The invention relates to a method for predicting the future movement of a control device (7) in a vehicle that is operated by a person. A relatively accurate prediction is possible by measuring data on the previous actuation of the control device (7) and processing this data by an algorithm comprising a model (2) describing typical human motion patterns, and the model (2), based on the data on the previous operation, information about the future operation of the control device (7) determined.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorhersage der zukünftigen Bewegung einer Steuereinrichtung in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Steuergerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9, sowie die Verwendung eines mathematischen Modells gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.The The invention relates to a method for predicting the future Movement of a control device in a vehicle according to the preamble of Patent claim 1, a control device according to the generic term of claim 9, as well as the use of a mathematical Model according to the generic term of claim 10.

Moderne Fahrzeuge sind in der Regel mit einer Vielzahl von Sicherheitssystemen, wie z. B. ESP, ACC, Airbag-Systeme, etc. ausgestattet, die zur Verbesserung der Fahrsicherheit beitragen. Bekannte Stabilitätsprogramme (z. B. ESP) greifen beispielsweise mittels der Radbremsen in den Fahrbetrieb ein, um das Fahrzeug in kritischen Fahrsituationen wieder unter Kontrolle zu bekommen.modern Vehicles are usually equipped with a variety of safety systems, such as B. ESP, ACC, airbag systems, etc. equipped to improve contribute to driving safety. Well-known stability programs (eg ESP) are taking effect for example, by means of the wheel brakes in the driving operation to the vehicle in critical driving situations back under control to get.

Die Funktion dieser Fahrzeug-Sicherheitssysteme könnte weiter verbessert werden, wenn in einer kritischen Fahrsituation bereits zu einem sehr frühen Zeitpunkt bekannt wäre, wie sich das Fahrzeug in nächster Zukunft verhalten wird. Mit dieser Information wäre es z. B. möglich, die im Fahrzeug integrierten Sicherheitssysteme auf eine bevorstehende Kollision vorzubereiten oder diese im Extremfall gar zu vermeiden.The Function of these vehicle safety systems could be further improved when in a critical driving situation already at a very early date would be known how the vehicle is in next Future will behave. With this information it would be z. B. possible, the in-vehicle safety systems on an upcoming Prepare collision or even avoid it in extreme cases.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die zukünftige Bewegung eines Fahrzeugs und insbesondere dessen Drehbewegung um die Hochachse möglichst genau vorherzusagen.It is therefore the object of the present invention, the future movement a vehicle and in particular its rotational movement about the vertical axis preferably to predict exactly.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die in den Patenansprüchen 1, 9 und 10 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.Is solved this task according to the invention by the in the patent claims 1, 9 and 10 specified characteristics. Further embodiments of the invention are the subject of dependent claims.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, ein mathematisches Modell zur Prädiktion der Bewegung einer Steuereinrichtung zu verwenden, das typische menschliche Bewegungsmuster beschreibt. In Untersuchungen hat sich gezeigt, dass der Weg und zeitliche Verlauf einer motorischen Bewegung des Menschen, wie z. B. einer Hand- oder Fußbewegung bereits zu einem frühen Zeitpunkt relativ genau vorhergesagt werden kann, da derartige menschliche Bewegungen auf Grund der physiologischen Voraussetzungen in typischen Mustern ablaufen. Diese Bewegungs- und Geschwindigkeitsmuster sind mit Hilfe eines Modells relativ gut beschreibbar. Aus der ersten Bewegungsphase, mit der z. B. das Lenkrad eines Fahrzeugs gesteuert wird, lässt sich somit eine relativ genaue Information über den zukünftigen Bewegungsverlauf, wie beispielsweise über den maximalen Lenkradeinschlag oder die zukünftige Lenkrad-Beschleunigung, ermitteln. Diese Information kann wiederum dazu genutzt werden, ein Fahrzeug-Sicherheitssystem, wie z. B. einen Seitenaufprallschutz oder einen Fahrzeugregler auf eine mögliche Kollision vorzubereiten. Ein Fahrdynamikregler (z. B. ESP) könnte je nach Fahrsituation auch auf unterschiedliche Sollwerte geregelt werden, um beispielsweise ein längeres seitliches Rutschen des Fahrzeugs zu verhindern. Ein Fahrerassistenzsystem, das den Fahrer durch zusätzliche Lenkmomente während eines Ausweichmanövers unterstützen soll, kann durch die Vorausschau dem Fahrer die Fahrzeugstabilisierung in kritischen Situationen erleichtern. Gemäß der Erfindung werden zur Vorhersage der zukünftigen Steuerbewegung zunächst Daten über die bisherige Betätigung der Steuereinrichtung gemessen und diese Daten von einem Algorithmus verarbeitet, der ein Modell umfasst, das typische menschliche Bewegungsmuster beschreibt. Das Modell ermittelt dann, basierend auf den Daten über die bisherige Betätigung, eine Information über die zukünftige Bewegung der Steuereinrichtung.One essential aspect of the invention is a mathematical Model for prediction to use the movement of a control device, the typical describes human movement patterns. In investigations has become shown that the way and time course of a motor movement of man, such as B. a hand or foot movement already to a early Timing can be predicted relatively accurately, since such human Movements due to the physiological conditions in typical Expire patterns. These motion and speed patterns are relatively well describable with the help of a model. From the first Movement phase, with the z. B. the steering wheel of a vehicle controlled will, lets Thus, a relatively accurate information about the future course of motion, such as for example about the maximum steering angle or the future steering wheel acceleration, determine. This information can in turn be used to a vehicle security system, such as B. on a side impact protection or a vehicle controller a possible Prepare collision. A driving dynamics controller (eg ESP) could ever also regulated to different setpoints according to the driving situation be, for example, a longer one prevent lateral slippage of the vehicle. A driver assistance system, that the driver by additional Steering moments during an evasive maneuver support should be able to predict the driver by the vehicle stabilization facilitate in critical situations. According to the invention, the Prediction of the future Tax movement first Data about the previous operation measured by the controller and this data is processed by an algorithm, which includes a model, the typical human movement patterns describes. The model then determines, based on the data over the previous one Activity, an information about the future Movement of the control device.

Bei der genannten Steuereinrichtung kann es sich beispielsweise um ein Lenkrad oder ein Bremspedal handeln. Da die Vorhersagegenauigkeit bei menschlichen Handbewegungen wegen der besseren Feinmotorik wesentlich größer ist als bei Fußbewegungen eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere zur Vorhersage der zukünftigen Bewegung von Steuereinrichtungen, die von Hand betätigt werden.at the said control device may be, for example, a Steering wheel or a brake pedal act. Since the prediction accuracy at human hand movements because of better fine motor skills essential is larger as with foot movements the method according to the invention is suitable in particular for predicting the future movement of control devices, the hand-operated become.

Das mathematische Modell ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass es eine zukünftige Position, einen zukünftigen Bewegungsverlauf, eine zukünftige Geschwindigkeit, eine zukünftige Beschleunigung oder eine andere, die zukünftige Bewegung der Steuereinrichtung beschreibende Größe ermitteln kann. Dadurch wird es beispielsweise möglich, z. B. die Endposition einer Lenkradbewegung oder die Zeit bis zum Erreichen der Endposition zu schätzen.The mathematical model is preferably designed such that it a future one Position, a future one Movement, a future Speed, a future one Acceleration or another, the future movement of the control device determine descriptive size can. This makes it possible, for example, z. B. the end position a steering wheel movement or the time to reach the end position appreciate.

Das erfindungsgemäße Modell liefert prinzipiell umso genauere Ergebnisse, je mehr Daten über die bisherige Betätigung der Steuereinrichtung vorliegen und je weiter die Bewegung bereits fortgeschritten ist. Gemäß der Erfindung werden zu wenigstens zwei Zeitpunkten Messwerte über die Betätigung der Steuereinrichtung aufgenommen. Bei den Messwerten kann es sich beispielsweise um Positions-, Winkel-, Geschwindigkeits-, Beschleunigungs-, Kraft- und/oder Momenten-Werte oder andere physikalische Größen handeln, die die bisherige Betätigung der Steuereinrichtung zumindest teilweise beschreiben.The inventive model provides in principle the more accurate results, the more data about the previous operation the control device and the further the movement already has progressed. According to the invention At least two times, measured values are obtained via the actuation of the control device added. The measured values can be, for example, position, Angular, speed, acceleration, force and / or moment values or other physical quantities, the previous operation of the Describe control device at least partially.

Das erfindungsgemäße Model umfasst vorzugsweise eine analytische Funktion, die typische menschliche Bewegungsmuster beschreibt, kann aber auch wenigstens eine Kurve, Tabelle oder andere Daten umfassen, die typische menschliche Bewegungsmuster beschreiben. Im Falle einer Funktion werden z. B. deren Parameter an die Messwerte angepasst. Aus der resultierenden Funktion kann schließlich der zukünftige Bewegungsverlauf abgelesen werden. Bei einer Anzahl von hinterlegten Kurven wird z. B. diejenige ermittelt, die die Messdaten am besten approximiert.The model according to the invention comprises It may also include at least one curve, table or other data describing typical human motion patterns. In the case of a function z. For example, their parameters are adapted to the measured values. From the resulting function, finally, the future course of motion can be read off. For a number of stored curves z. For example, the one that best approximates the measurement data is determined.

Die vom Model ermittelte Information wird vorzugsweise einem Fahrzeug-Sicherheitssystem oder -Regelungssystem zugeführt, um das System bzw. die Sicherheitseinrichtung im Voraus zu konditionieren. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass z. B. ein Fahrdynamik-Regler situationsabhängig verschiedene Regelstrategien fahren, oder ein Sicherheitssystem, wie z. B. ein Airbag-System, auf eine mögliche Kollision vorbereitet werden kann.The The information determined by the model is preferably a vehicle security system or Fed control system, to condition the system or safety device in advance. This has the significant advantage that z. B. a vehicle dynamics controller depending on the situation drive different control strategies, or a security system, such as As an airbag system, prepared for a possible collision can be.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise aktiviert, sobald die Geschwindigkeit, mit der die Steuereinrichtung bewegt wird, einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.The inventive method is preferably activated as soon as the speed with which the controller is moved exceeds a predetermined threshold.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be exemplified below with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It demonstrate:

1 eine schematische Blockdarstellung eines Systems zur Vorhersage der zukünftigen Bewegung einer Steuereinrichtung in einem Fahrzeug; und 1 a schematic block diagram of a system for predicting the future movement of a control device in a vehicle; and

2 die wesentlichen Verfahrensschritte eines entsprechenden Prädiktionsverfahrens. 2 the essential procedural steps of a corresponding prediction method.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt eine schematische Blockdarstellung eines Systems zur Vorhersage der zukünftigen Bewegung einer Steuereinrichtung, die von einem Fahrer eines Kraftfahrzeugs betätigt wird. Im dargestellten Beispiel ist die Steuereinrichtung das Lenkrad 7 des Fahrzeugs. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Steuereinrichtung beschränkt. 1 shows a schematic block diagram of a system for predicting the future movement of a control device, which is actuated by a driver of a motor vehicle. In the example shown, the control device is the steering wheel 7 of the vehicle. However, the invention is not limited to this control device.

Den Kern des Systems bildet ein Steuergerät 1 mit einem Algorithmus, der ein mathematisches Modell 2 umfasst. Das Modell 2 beschreibt typische menschliche Bewegungsmuster bei einer Handbewegung, wie sie beim Drehen des Lenkrads 7 ausgeführt wird. Aus verschiedenen Untersuchungen ist bekannt, dass bei einer menschlichen Handbewegung, mit der ein bestimmter Weg zurückgelegt werden soll, typische Beschleunigungen und Verzögerungen im Bewegungsverlauf auftreten. Bei einer Lenkradbetätigung wird die Bewegung zunächst beschleunigt, bis etwa die Hälfte der gewünschten Strecke zurückgelegt ist, und dann wieder abgebremst, um die Zielposition des Lenkrads 7 zu erreichen. Je mehr Daten über die bisherige Bewegung vorliegen und je weiter die Bewegung bereits fortgeschritten ist, desto genauer kann z. B. die Zielposition vorhergesagt werden. Ab Erreichen der maximalen Lenkwinkelgeschwindigkeit – etwa bei der Hälfte des Wegs – kann die Zielposition sehr genau vorhergesagt werden.The core of the system is a control unit 1 with an algorithm that is a mathematical model 2 includes. The model 2 describes typical human movement patterns in a hand movement, such as when turning the steering wheel 7 is performed. From various studies it is known that in a human hand movement, with which a certain way is to be covered, occur typical accelerations and delays in the course of movement. In a steering wheel operation, the movement is first accelerated until about half of the desired distance traveled, and then braked again to the target position of the steering wheel 7 to reach. The more data available about the previous movement and the further the movement has already progressed, the more accurate can z. B. the target position can be predicted. From reaching the maximum steering angle speed - about half way - the target position can be predicted very accurately.

Das mathematische Modell 2 enthält beispielsweise eine analytische Funktion, eine oder mehrere Kurven oder wenigstens eine Tabelle oder andere Daten, die typische menschliche Bewegungsmuster beschreiben.The mathematical model 2 contains, for example, an analytic function, one or more curves, or at least one table or other data describing typical human motion patterns.

Am Steuergerät 1 ist ferner ein Lenkwinkelsensor 3 angeschlossen, aus dessen Signal die Lenkwinkelgeschwindigkeit bestimmt wird. Sobald diese einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet, wird die Lenkwinkelprädiktion aktiv. Das mathematische Modell 2 bestimmt dann aus dem Lenkwinkelsignal eine Information über die zukünftige Bewegung des Lenkrads. Die vom Modell 2 ermittelte Information kann beispielsweise die Zielposition, eine zukünftige Geschwindigkeit oder Beschleunigung oder eine andere, die zukünftige Bewegung des Lenkrads beschreibende Größe sein.At the control unit 1 is also a steering angle sensor 3 from whose signal the steering angle velocity is determined. As soon as it exceeds a predetermined threshold, the steering angle prediction becomes active. The mathematical model 2 then determines from the steering angle signal information about the future movement of the steering wheel. The model 2 The information obtained can be, for example, the target position, a future speed or acceleration or another variable describing the future movement of the steering wheel.

Die so gewonnene Information wird dann einem Fahrzeug-Sicherheitssystem wie z. B. einem Seitenaufprallschutz-System 4, einem Fahrdynamikregler 5 oder einem Airbagsystem 6 zugeführt. Wahlweise könnten auch mehr oder weniger Sicherheitssysteme vorgesehen sein.The information thus obtained is then a vehicle security system such. B. a side impact protection system 4 , a driving dynamics controller 5 or an airbag system 6 fed. Alternatively, more or less security systems could be provided.

Um die Genauigkeit der Vorhersage zu verbessern, kann das Modell 2 beispielsweise auch weitere Parameter, wie z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, geschwindigkeitsabhängige Rückstellkräfte der Lenkung oder den anfänglichen Lenkwinkel berücksichtigen.To improve the accuracy of the prediction, the model can 2 For example, other parameters such. B. consider the vehicle speed, speed-dependent restoring forces of the steering or the initial steering angle.

Die genannten Sicherheitssysteme könnten somit auf eine mögliche Kollision konditioniert oder situationsabhängig gesteuert bzw. geregelt werden.The security systems could thus to a possible Collision conditioned or controlled depending on the situation or regulated become.

2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte eines entsprechenden Prädiktionsverfahrens zur Vorhersage der zukünftigen Bewegung eines Lenkrads 7. Dabei bezeichnet Schritt 10 das Messen von Daten mittels des Lenkwinkelsensors 3, Schritt 11 das Verarbeiten der Messdaten im mathematischen Modell 2 und Ermitteln einer Information über die zukünftige Bewegung des Lenkrads, und Schritt 12 die situationsabhängige Anpassung eines Fahrzeug-Sicherheitssystems in Abhängigkeit von der ermittelten Information. 2 shows the essential steps of a corresponding prediction method for predicting the future movement of a steering wheel 7 , This means step 10 the measurement of data by means of the steering angle sensor 3 , Step 11 the processing of the measured data in the mathematical model 2 and determining information about the future movement of the steering wheel, and step 12 the situation-dependent adaptation of a vehicle safety system as a function of he averaged information.

Claims

Method for predicting the future movement of a control device ( 7 ) in a vehicle operated by a person, characterized in that - data on the previous actuation of the control device ( 7 ) and - these data are processed by an algorithm that is a model ( 2 ), which describes typical human movement patterns, and - that the model ( 2 ), based on the data on the previous operation, information about the future movement of the control device ( 7 ).

Method according to claim 1, characterized in that the control device ( 7 ) is a steering wheel or a brake pedal.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the model ( 2 ) information about the future movement comprises a future position, a future course of motion, a future speed, a future acceleration or another variable describing future motion.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the model ( 2 ) is an analytic function or comprises at least one curve, table or other data describing typical human motion patterns.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the model ( 2 ) Includes data describing typical human motion patterns during a hand movement.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least two times position, angle, speed, acceleration, force and / or torque values or other physical variables are measured, which the previous operation of the control device ( 7 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the model ( 2 ) information about the future movement of a vehicle control system ( 5 ) or another security system ( 4 . 6 ) or driver assistance system is supplied.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is initiated as soon as the speed with which the control device ( 7 ) exceeds a predetermined threshold.

Control unit ( 1 ) comprising means for performing one of the above claimed methods.

Use of a mathematical model ( 2 ) describing typical human motion patterns for predicting the future motion of a controller ( 7 ) in a vehicle operated by a person.