DE102019217006A1 - Method, device and computer program product for minimally stressful trajectory planning for vehicles - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogrammprodukt zur Bestimmung belastungsminimaler Trajektorien für die Routenplanung von insbesondere autonom fahrenden Fahrzeugen. Ziel ist es dabei, entlang eines Straßenabschnittes auf lokaler Ebene die auf ein Fahrzeug und seine Insassen wirkenden Belastungen zu erfassen und zu bewerten. In der Folge wird die Lebensdauer des Fahrzeugs verlängert und das Kinetoserisiko für die Insassen deutlich verringert. Nachfolgende Fahrzeuge können die Ergebnisse zur Optimierung ihrer zu befahrenden Trajektorien verwenden. Um dies zu erreichen, werden beim Befahren eines Straßenabschnittes bereits befahrene Trajektorien und/oder bekannte Belastungshotspots abgerufen und anhand dieser eine Trajektorie gesucht, bei der die Belastungen für Fahrzeug und Insassen weiter reduziert oder vermieden werden können. Während diese belastungsminimale Trajektorie befahren wird, wird entlang dieser Trajektorie erfasst, ob dort Belastungshotspots auftreten.The invention relates to a method, a device and a computer program product for the determination of trajectories with a minimum load for the route planning of, in particular, autonomously driving vehicles. The aim is to record and evaluate the loads acting on a vehicle and its occupants along a road section at the local level. As a result, the service life of the vehicle is extended and the risk of kinetosis for the occupants is significantly reduced. Subsequent vehicles can use the results to optimize their trajectories to be traveled. In order to achieve this, trajectories already traveled and / or known stress hotspots are retrieved when driving on a road section and a trajectory is searched based on which the stresses for the vehicle and occupants can be further reduced or avoided. While this trajectory with minimal stress is being traveled, it is recorded along this trajectory whether stress hotspots occur there.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogrammprodukt, um eine belastungsminimale Trajektorienplanung für die Routenplanung von Fahrzeugen, insbesondere für die Routenplanung von autonom fahrenden Fahrzeugen bereitzustellen.The invention relates to a method, a device and a computer program product in order to provide trajectory planning with minimal stress for the route planning of vehicles, in particular for the route planning of autonomously driving vehicles.
Für den Betrieb von automatisierten beziehungsweise autonom fahrenden Fahrzeugen besteht die Herausforderung, dass die beim Fahren auftretenden Belastungen, also vor allem Kräfte und Momente, möglichst gering sein sollten. Dies hat zwei Gründe: die Betriebsfestigkeit der Fahrzeuge und der Komfort der Insassen der Fahrzeuge.For the operation of automated or autonomously driving vehicles, the challenge is that the loads that occur when driving, i.e. above all forces and moments, should be as low as possible. There are two reasons for this: the durability of the vehicles and the comfort of the occupants of the vehicles.
Es ist davon auszugehen, dass bei automatisierten beziehungsweise autonom fahrenden Fahrzeugen die Nutzungsintensität im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugen steigt. Gründe hierfür sind die größere Bequemlichkeit, der weitere Nutzerkreis, der auch Kinder und Senioren einschließt, und die besondere Eignung für das Car-Sharing sowie die kommerzielle Nutzung wie beispielsweise Robotertaxis. Dies führt dazu, dass ein solches Fahrzeug im gleichen Zeitraum länger und häufiger genutzt wird beziehungsweise weniger Standzeit hat als ein herkömmliches Fahrzeug. Bezogen auf seine Lebensdauer folgt daraus, dass insgesamt mehr Kilometer zurückgelegt werden. Dies ist für die Haltbarkeit der Fahrzeugbauteile eine Herausforderung, da bei einer höheren Laufleistung auch mehr Belastungszyklen auf diese einwirken und wiederum zu einer stärkeren Ermüdung beziehungsweise Verschleiß führen.It can be assumed that the intensity of use of automated or autonomously driving vehicles will increase compared to conventional vehicles. The reasons for this are the greater convenience, the wider group of users, which also includes children and senior citizens, and the particular suitability for car sharing and commercial use such as robot taxis. This means that such a vehicle is used longer and more frequently or has less downtime than a conventional vehicle in the same period of time. In relation to its service life, this means that more kilometers are covered overall. This is a challenge for the durability of the vehicle components, since with a higher mileage, more load cycles act on them and in turn lead to greater fatigue or wear.
Um die Langlebigkeit und Sicherheit des Fahrzeugs zu gewährleisten, ist es daher sinnvoll, die im Betrieb auftretenden Belastungen möglichst gering zu halten. Dies gilt allgemein zwar auch für konventionelle Fahrzeuge, ist aber aufgrund der erhöhten Lebenslaufleistung für automatische beziehungsweise autonom fahrende Fahrzeuge besonders relevant. Da die Bauteile konventioneller Fahrzeuge heute aus Verbrauchsgründen im Sinne des Leichtbaus optimiert sind, müssten die Bauteile automatischer beziehungsweise autonom fahrender Fahrzeuge belastbarer beziehungsweise schwerer gestaltet werden. Dies würde höhere Herstellungskosten verursachen und zudem den Treibstoff- beziehungsweise Stromverbrauch des Fahrzeugs erhöhen.In order to ensure the longevity and safety of the vehicle, it makes sense to keep the loads that occur during operation as low as possible. Although this generally also applies to conventional vehicles, it is particularly relevant for automatic or autonomously driving vehicles due to the increased lifetime performance. Since the components of conventional vehicles are optimized today for reasons of consumption in terms of lightweight construction, the components of automatic or autonomously driving vehicles would have to be designed to be more resilient or heavier. This would result in higher manufacturing costs and also increase the fuel or power consumption of the vehicle.
Eines der stärksten Verkaufsargumente für autonom fahrende Fahrzeuge wird der besondere Komfort sein, da die Insassen unterwegs Erholungsaktivitäten wie beispielsweise dem Lesen, Fernsehen oder Schlafen nachgehen können. Damit dieser Komfort nicht beeinträchtigt wird, sollten störende Belastungen auf die Passagiere möglichst gering sein. Weiterhin birgt der alternative Zeitvertreib während der Fahrt den Umstand, dass die Augen der Insassen nicht mehr aktiv dem Straßenverlauf folgen und eine Disharmonie zwischen der visuellen Wahrnehmung und dem Gleichgewichtssinn entsteht. Daher ist beim automatisierten Fahren mit vermehrtem Auftreten der sogenannten Reisekrankheit (Kinetose) zu rechnen. Um dieser Reisekrankheit vorzubeugen, müssen die auf die Insassen wirkenden, insbesondere die schwingenden, Belastungen möglichst gering gehalten werden.One of the strongest selling points for self-driving vehicles will be the particular comfort, as the occupants can pursue recreational activities such as reading, watching TV or sleeping while on the move. So that this comfort is not impaired, disruptive loads on the passengers should be as low as possible. Furthermore, the alternative pastime while driving harbors the fact that the eyes of the occupants no longer actively follow the course of the road and a disharmony arises between visual perception and the sense of balance. Therefore, an increased incidence of so-called motion sickness (kinetosis) is to be expected with automated driving. In order to prevent this motion sickness, the loads acting on the occupants, in particular the vibrating loads, must be kept as low as possible.
Um das Entstehen der Kinetose zu vermeiden oder wenigstens zu reduzieren, werden verschiedene Lösungen im Stand der Technik vorgeschlagen: eine optimierte Innenraumgestaltung, die Erzeugung eines künstlichen Horizonts, eine aktive Schwingungsdämpfung sowie eine schonende Fahrweise beziehungsweise Fahrstrecke.In order to avoid or at least reduce the occurrence of kinetosis, various solutions are proposed in the prior art: an optimized interior design, the creation of an artificial horizon, active vibration damping and a gentle driving style or route.
Von den bekannten Ansätzen ist nur der letzte Punkt geeignet, auch die Betriebsfestigkeit positiv zu beeinflussen. Eine schonende Fahrweise lässt sich prinzipiell immer umsetzen, indem das Fahrzeug einfach sehr langsam fährt. Da dies im realen Straßenverkehr unpraktikabel ist, bezieht sich der Stand der Technik vor allem auf das Auswählen einer möglichst schonenden Route vom Start- zum Zielpunkt der Fahrt. Dabei wird üblicherweise eine digitale Karte des Straßennetzes zugrunde gelegt, wobei Streckenabschnitte anhand ihrer Eigenschaften in Bezug auf das Auftreten von Fahrzeugbeschleunigungen bewertet werden und anhand dieser Quantifizierung die Route als optimale Kombination der Straßenabschnittskennwerte ermittelt wird.Of the known approaches, only the last point is suitable for positively influencing the operational stability. In principle, a gentle driving style can always be implemented by simply driving the vehicle very slowly. Since this is impractical in real road traffic, the prior art relates primarily to the selection of a route that is as gentle as possible from the starting point to the destination of the journey. A digital map of the road network is usually used as a basis, with route sections being evaluated on the basis of their properties with regard to the occurrence of vehicle accelerations and using this quantification to determine the route as the optimal combination of the road section parameters.
Die
In
Allen bisher bekannten Lösungen sind die folgenden wesentlichen Nachteile gemein:
- 1. Die schonende Route wird nur durch eine „globale“ Betrachtung ermittelt. Global heißt in diesem Zusammenhang, dass die Straßenabschnitte jeweils als Ganzes betrachtet werden und die Route als Aneinanderreihung von Straßenabschnitten entsteht. Für das Auftreten von Schwingungen ist jedoch auch die „lokale“ Streckenführung entscheidend. Lokal meint dabei, wo genau auf einem Straßenabschnitt, beispielsweise auf breiten Straßen eher links oder rechts und mit welcher Geschwindigkeit das Fahrzeug fährt. Mit anderen Worten, welche Trajektorie es zurücklegt. Üblicherweise werden autonom fahrende Fahrzeuge so programmiert, dass sie möglichst mittig auf einer Straße fahren, um einen weiten Abstand zu anderen Verkehrsteilnehmern zu haben. Liegt auf dieser Fahrkurve jedoch eine Bodenunebenheit wie ein Schlagloch vor, wird diese voll getroffen und erzeugt hohe Belastungen im Fahrzeug. Ein menschlicher Fahrer hingegen würde etwas seitlich versetzt zu der Bodenunebenheit fahren, um diese zu umgehen. Bei der globalen Betrachtung gemäß dem Stand der Technik wird nicht aufgelöst, wie und wo das Fahrzeug auf dem Straßenabschnitt fährt, sondern nur dass es ihn überhaupt befährt. Folglich ist die Belastungsabschätzung auf globaler Ebene höchst unpräzise und kann die genannten Probleme hinsichtlich Verschleiß und Kinetose nicht lösen.
- 2. Es werden nur Beschleunigungen, und dies zum Teil auch nur als gemittelte Werte, und keine konkreten Kräfte beziehungsweise Momente betrachtet. Dabei unterscheiden die bekannten Lösungen auch nicht dezidiert nach den Raumrichtungen, in denen Beschleunigungen auftreten. Für den Anwendungsfall der Betriebsfestigkeit ist dies ein wesentlicher Nachteil, denn die Beschleunigungen geben nur mittelbar Aufschluss über die Kräfte und Momente. Dies liegt unter anderem daran, dass einige Bauteile nur durch bestimmte Beschleunigungsrichtungen belastet werden, zum Beispiel der Antriebsstrang hauptsächlich durch Längsdynamik und die Federung hauptsächlich durch Vertikaldynamik. Andere Bauteile reagieren zwar auf mehrere Belastungsrichtungen, jedoch unterschiedlich stark, sodass eine Gewichtung vorgenommen werden muss. Außerdem können sich je nach Zusammenwirken der Beschleunigungen aus unterschiedlichen Richtungen die dadurch erzeugten Kräfte und/oder Momente verstärken oder vermindern, beispielsweise wenn gleichzeitig durch Querdynamik eine Zugkraft und durch Vertikaldynamik eine Druckkraft in ein Bauteil eingeleitet wird, die sich gegenseitig eliminieren. Die bloße Betrachtung der Beschleunigungsintensitäten bildet diesen Effekt nicht ab.
- 1. The gentle route is only determined through a "global" view. In this context, global means that the road sections are viewed as a whole and the route is created as a series of road sections. For the occurrence of vibrations, however, the “local” routing is also decisive. Local means where exactly on a section of road, for example on wide roads, on the left or right and at what speed the vehicle is driving. In other words, what trajectory it covers. Usually, autonomously driving vehicles are programmed in such a way that they drive as centrally as possible on a road in order to have a long distance from other road users. However, if there is an unevenness in the ground such as a pothole on this driving curve, it will be hit completely and generate high loads in the vehicle. A human driver, on the other hand, would drive somewhat offset to the side of the unevenness in the ground in order to avoid it. In the global view according to the prior art, it is not resolved how and where the vehicle is traveling on the road section, but only that it is actually traveling on it. As a result, the stress assessment on a global level is extremely imprecise and cannot solve the problems mentioned with regard to wear and kinetosis.
- 2. Only accelerations, and in some cases only as averaged values, and no concrete forces or moments are considered. The known solutions do not distinguish between the spatial directions in which accelerations occur. This is a major disadvantage for the operational stability application, because the accelerations only provide indirect information about the forces and moments. This is due, among other things, to the fact that some components are only loaded by certain directions of acceleration, for example the drive train mainly by longitudinal dynamics and the suspension mainly through vertical dynamics. Other components react to several directions of loading, but to different degrees, so that weighting must be carried out. In addition, depending on the interaction of the accelerations from different directions, the forces and / or torques generated thereby can increase or decrease, for example if a tensile force is introduced into a component simultaneously through transverse dynamics and a compressive force is introduced into a component through vertical dynamics, which mutually eliminate each other. The mere consideration of the acceleration intensities does not depict this effect.
Auch die Nutzung der Beschleunigungen zur Beschreibung der auf die Insassen wirkenden Kräfte gelingt nur aufgrund des linearen Zusammenhangs Kraft = Masse * Beschleunigung bei konstanter Masse. Für Bauteile eines Fahrzeugs hingegen ist der Zusammenhang zwischen Beschleunigungen und den dadurch auftretenden Kräften in vielen Fällen nicht linear. Für den Anwendungsfall des Komforts und der Kinetoseprävention mag die Beschleunigungsbetrachtung als Näherungslösung ausreichend sein. Jedoch handelt es sich bei den im Stand der Technik abgeschätzten beziehungsweise gemessenen Beschleunigungen offensichtlich um diejenigen im Fahrzeugschwerpunkt. Dabei wird nicht berücksichtigt, dass auf dem Übertragungsweg zum Insassen noch federnde beziehungsweise dämpfende Elemente zwischengeschaltet sein können und dass die genaue Position der Insassen im Fahrzeug einen Einfluss hat. Folglich ergibt sich bei der bloßen Verwendung der Fahrzeugschwerpunktbeschleunigungen eine Abweichung zu den tatsächlich auf einen Insassen wirkenden Kräfte.The use of the accelerations to describe the forces acting on the occupants is only possible due to the linear relationship between force = mass * acceleration at constant mass. For vehicle components, on the other hand, the relationship between accelerations and the resulting forces is not linear in many cases. For the application of comfort and kinetosis prevention, the acceleration consideration may be sufficient as an approximate solution. However, the accelerations estimated or measured in the prior art are obviously those in the vehicle's center of gravity. It is not taken into account that resilient or damping elements can be interposed on the transmission path to the occupant and that the exact position of the occupants in the vehicle has an influence. Consequently, the mere use of the vehicle's center of gravity accelerations results in a deviation from the forces actually acting on an occupant.
Weiterhin wird im Stand der Technik nicht berücksichtigt, dass die Kraftwirkung auf einen Insassen je nach Raumrichtung durch den Sitz abgestützt wird. Beispielsweise wird ein in Fahrtrichtung sitzender Insasse beim Anfahren gegen den Sitz gedrückt, sodass der Sitz die entstehenden Kräfte ableitet. Bei Kurven hingegen wird der Insasse durch Zentrifugalkräfte zur Seite gedrückt. Da diese nicht vollständig über den Sicherheitsgurt abgefangen werden, muss er eigene Muskelkraft aufbringen, um sich in Position zu halten. Daher ergibt sich je nach Raumrichtung und Sitzgeometrie ein Komfortunterschied, der durch bloße Betrachtung der Beträge der Fahrzeugschwerpunktbeschleunigungen nicht abgebildet werden kann.Furthermore, the prior art does not take into account that the force acting on an occupant is supported by the seat depending on the spatial direction. For example, an occupant seated in the direction of travel is pressed against the seat when starting off, so that the seat dissipates the forces that arise. When cornering, however, the occupant is pushed to the side by centrifugal forces. Since these are not completely caught by the seat belt, he has to use his own muscle strength to hold himself in position. Therefore, depending on the spatial direction and seat geometry, there is a difference in comfort that cannot be mapped simply by looking at the amounts of the vehicle's center of gravity accelerations.
Darüber hinaus ist noch als nachteilig zu erwähnen, dass die beschriebenen Verfahren nicht in der Lage sind, die Schwingungsfrequenz der auftretenden Beschleunigungen festzustellen. Diese hat einen wesentlichen Einfluss auf das Fahrerwohlbefinden beziehungsweise das Kinetoserisiko und kann auch für die Betriebsfestigkeit relevant sein, wenn Eigenfrequenzen von Bauteilen des Fahrzeugs getroffen werden und Resonanzeffekte entstehen.In addition, it should be mentioned as a disadvantage that the methods described are not able to determine the oscillation frequency of the accelerations that occur. This has a significant influence on the driver's wellbeing or the risk of kinetosis and can also be relevant for the operational stability if natural frequencies are hit by components of the vehicle and resonance effects arise.
Daraus ergibt sich die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung vorzuschlagen, wie eine Routenplanung derart verbessert werden kann, dass das Kinetoserisiko für die Insassen des Fahrzeugs und der Verschleiß des Fahrzeugs und seiner Teile minimiert wird und zwar unter Berücksichtigung der tatsächlichen Verhältnisse entlang der Straßenabschnitte auf lokaler Ebene.This results in the object of the invention to propose a solution as to how route planning can be improved in such a way that the risk of kinetosis for the occupants of the vehicle and the wear and tear of the vehicle and its parts are minimized, taking into account the actual conditions along the road sections at a local level Level.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Verfahren, einer Vorrichtung und einem Computerprogrammprodukt gemäß der unabhängigen Ansprüche 1,
Das erfindungsgemäße Verfahren zur belastungsminimalen Trajektorienplanung für Fahrzeuge umfasst mindestens die folgenden Schritte:
- • Planen und/oder Befahren eines Straßenabschnittes,
- • Abfragen bereits gefahrener Trajektorien und/oder vorhandener Belastungshotspots entlang dieses Straßenabschnittes,
- • Analyse der bereits gefahrenen Trajektorien und/oder vorhandenen Belastungshotspots,
- • Bestimmung einer belastungsminimalen Trajektorie auf dem Straßenabschnitt, wobei o eine Standardtrajektorie gewählt wird, wenn keine Belastungshotspots vorhanden sind, und ◯ bei Vorhandensein von Belastungshotspots ▪ eine Trajektorie bestimmt wird, die in Bezug zu mindestens einer bereits gefahrenen Trajektorie zumindest im Bereich des oder der Belastungshotspots seitlich verlegt ist und/oder ▪ eine Verringerung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zumindest im Bereich des oder der Belastungshotspots ermittelt wird,
- • Befahren des Straßenabschnittes entlang der ermittelten belastungsminimalen Trajektorie auf dem Straßenabschnitt.
- • Planning and / or driving on a road section,
- • Query of already driven trajectories and / or existing stress hotspots along this road section,
- • Analysis of the already driven trajectories and / or existing stress hotspots,
- • Determination of a minimum load trajectory on the road section, whereby o a standard trajectory is selected if there are no load hotspots, and ◯ if there are load hotspots ▪ a trajectory is determined that is related to at least one trajectory already driven at least in the area of the load hotspot (s) is laid to the side and / or ▪ a reduction in the speed of the vehicle is determined at least in the area of the stress hotspot (s),
- • Driving on the road section along the determined minimum load trajectory on the road section.
Ziel ist es dabei, eine Trajektorie zu bestimmen, entlang derer die Belastungen für das Fahrzeug und die Insassen möglichst gering sind und somit der Verschleiß und das Kinetoserisiko minimiert werden. Eine Trajektorie ist dabei der konkrete Fahrweg des Fahrzeugs. Dabei sind mit Fahrzeugen vorrangig autonom fahrende beziehungsweise automatisierte Fahrzeuge gemeint, jedoch kann eine belastungsminimale Trajektorie auch als Fahrempfehlung an einen menschlichen Fahrer übermittelt werden, um ihm ein belastungsminimales Fahren zu ermöglichen.The aim is to determine a trajectory along which the loads for the vehicle and the occupants are as low as possible and thus the wear and tear and the risk of kinetosis are minimized. A trajectory is the actual route taken by the vehicle. In this context, vehicles are primarily intended to mean autonomously driving or automated vehicles, but a trajectory with a minimum load can also be transmitted to a human driver as a driving recommendation in order to enable him to drive with minimum load.
Zu Beginn des Verfahrens und/oder einleitend für das Verfahren wird das Befahren eines Straßenabschnittes geplant, beispielsweise weil er auf einer geplanten Reise- oder Fahrtroute liegt, oder er wird befahren. Straßenabschnitte sind dabei Teile einer Straße, die beispielsweise durch Kreuzungen unterteilt wird. Eine Unterteilung einer Straße in Straßenabschnitte kann aber auch in Abhängigkeit von der Länge oder durch geeignete markante Punkte erfolgen.At the beginning of the method and / or at the start of the method, driving on a road section is planned, for example because it is on a planned travel route or route, or it is being driven on. Road sections are parts of a road that is subdivided, for example, by intersections. A street can also be subdivided into street sections depending on the length or by means of suitable distinctive points.
Infolgedessen wird seitens des Fahrzeugs durch eine geeignete Vorrichtung abgefragt, ob auf diesem Straßenabschnitt bereits eine oder mehrere Trajektorien befahren wurden und/oder ob auf dem Straßenabschnitt Belastungshotspots bekannt sind. Diese Informationen können beispielsweise über einen Server (beispielsweise als Car2X-Kommunikation) und/oder die Kommunikation zwischen einzelnen Fahrzeugen in der Umgebung (beispielsweise mittels Car2Car-Kommunikation) bereitgestellt und abgerufen werden. Alternativ oder zusätzlich können diese Informationen auch auf einer Speichereinheit im Fahrzeug hinterlegt sein. Ein Belastungshotspot soll dabei als eine konkrete, auf lokaler Ebene insbesondere hinsichtlich Art, Größe und Position bekannte Einflussgröße verstanden werden, die sich negativ auf das Kinetoserisiko und/oder den Verschleiß des Fahrzeugs auswirkt. Die Charakteristik des Belastungshotspots kann, wie noch ausgeführt werden wird, im Laufe des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter exploriert und präzisiert werden.As a result, a suitable device asks the vehicle whether one or more trajectories have already been traveled on this road section and / or whether stress hotspots are known on the road section. This information can be provided and retrieved, for example, via a server (for example as Car2X communication) and / or the communication between individual vehicles in the vicinity (for example by means of Car2Car communication). As an alternative or in addition, this information can also be stored on a storage unit in the vehicle. A stress hotspot should be understood as a specific influencing variable known at the local level, in particular with regard to type, size and position, which has a negative effect on the risk of kinetosis and / or the wear and tear of the vehicle. The characteristics of the stress hotspot can, as will be explained later, be further explored and specified in the course of the method according to the invention.
Die bekannten Trajektorien und/oder Belastungshotspots werden auf ihre Aktualität und ihre Eignung zur Bestimmung der zu befahrenden Trajektorie hin analysiert. So werden jüngere Informationen bevorzugt berücksichtigt, da sie aktueller sind, zudem können die vorhandenen Informationen in Kombination mit anderen Daten, wie beispielsweise Wetter und/oder Verkehrsdichte kombiniert und vorgefiltert werden, wie noch ausgeführt werden wird. Auch die Art, Größe und die genaue Position der vorhandenen Belastungshotspots sowie der Verlauf der bereits gefahrenen Trajektorien werden analysiert. Mit Vorteil wird unter den vorhandenen Trajektorien diejenige ermittelt, die die geringsten Belastungen für Fahrzeug und/oder Insassen aufweist, also den geringsten Beitrag zu Verschleiß und/oder Kinetose leistet.The known trajectories and / or stress hotspots are analyzed for their topicality and their suitability for determining the trajectory to be traveled. More recent information is preferably taken into account, since it is more up-to-date, and the information available can also be combined with other data, such as weather and / or traffic density, and pre-filtered, as will be explained below. The type, size and exact position of the existing stress hotspots as well as the course of the trajectories that have already been driven are analyzed. It is advantageous to determine that trajectory from the existing trajectories which has the lowest loads on the vehicle and / or occupants, that is to say makes the lowest contribution to wear and / or kinetosis.
Daraus kann die belastungsminimale Trajektorie bestimmt werden, die das Fahrzeug im Anschluss fahren soll. Dabei wird eine Standardtrajektorie bestimmt, wenn kein Belastungshotspot auf dem Straßenabschnitt und/oder keine bereits befahrene Trajektorie auf dem Straßenabschnitt bekannt ist. Eine Standardtrajektorie kann beispielsweise ein Fahrweg sein, der mittig auf einem Fahrstreifen verläuft und mit der zulässigen Höchstgeschwindigkeit gefahren werden kann.From this, the trajectory with the minimum load that the vehicle should then drive can be determined. In this case, a standard trajectory is determined if no stress hotspot on the road section and / or no trajectory on the road section that has already been traveled is known. A standard trajectory can, for example, be a route that runs in the middle of a lane and can be driven at the maximum permissible speed.
Ist jedoch ein oder sind mehrere Belastungshotspots auf dem Straßenabschnitt bekannt, wird geprüft, ob eine zu befahrende, belastungsminimale Trajektorie zu finden ist, die seitlich in Bezug zu mindestens einer bekannten bereits gefahrenen Trajektorie versetzt verläuft. Vorzugsweise wurde in der vorherigen Analyse bereits ermittelt, welche der bekannten Trajektorien die geringsten Belastungen für Fahrzeug und/oder Insassen aufwies und diese als Ausgangstrajektorie für eine seitliche Verlegung genutzt. Ist nur eine Trajektorie bekannt, wird ausgehend von dieser die seitlich verlegte Trajektorie hinsichtlich auftretender Belastungen geprüft.If, however, one or more stress hotspots are known on the road section, a check is made as to whether a trajectory with minimal stress can be found that is laterally offset in relation to at least one known trajectory that has already been driven. In the previous analysis it was preferably already determined which of the known trajectories had the lowest loads for the vehicle and / or occupants and this was used as the starting trajectory for a lateral relocation. If only one trajectory is known, based on this, the laterally shifted trajectory is checked with regard to occurring loads.
Um einen Vergleich der bekannten Trajektorien zu ermöglichen, müssen die auftretenden Belastungen zuvor quantifiziert worden sein, zum Beispiel können die Werte der relativen Überschreitungen von Belastungsschwellen von Fahrzeugteilen aufsummiert werden. Hierbei ist eine Gewichtung in Abhängigkeit von der Bedeutung des Fahrzeugteils (beispielsweise anhand der Sicherheitsrelevanz oder des Reparaturaufwands des Bauteils) sinnvoll.In order to enable a comparison of the known trajectories, the loads that occur must have been quantified beforehand, for example the values of the relative excesses of load thresholds of vehicle parts can be added up. A weighting depending on the importance of the vehicle part (for example based on the safety relevance or the repair costs of the component) is useful.
Ausgehend von der bis dahin belastungsärmsten oder gegebenenfalls der nur einen bekannten Trajektorie wird geprüft, ob eine seitliche Verlegung zumindest im Bereich des oder der Belastungshotspots ohne Sicherheitsgefährdung möglich ist, zum Beispiel bei breiten Straßen in Form eines seitlich versetzten Fahrens oder bei mehrspurigen Straßen durch einen Fahrstreifenwechsel. Dabei sollte die seitlich versetzte Trajektorie um einen vordefinierten Mindestabstand zu allen bereits ausprobierten Trajektorien entfernt sein. So wird verhindert, dass nur eine minimale seitliche Verlegung erfolgt, die jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf die Belastungshöhe hat.On the basis of the trajectory with the lowest stress or, if applicable, only one known trajectory, it is checked whether a lateral relocation is possible at least in the area of the stress hotspot (s) without endangering safety, for example in the case of wide roads in the form of laterally offset driving or in multi-lane roads by changing lanes . There the laterally offset trajectory should be a predefined minimum distance away from all trajectories that have already been tried out. This prevents that there is only a minimal lateral installation, which however does not have any significant influence on the load level.
Ist diese seitliche Versetzung der Trajektorie möglich und diese Trajektorie noch nicht befahren worden, wird diese Trajektorie als die zu befahrende Trajektorie generiert. Sie kann dann an die Fahrzeugsteuerung und/oder den Fahrer des Fahrzeugs übermittelt und befahren werden.If this lateral displacement of the trajectory is possible and this trajectory has not yet been driven on, this trajectory is generated as the trajectory to be driven on. It can then be transmitted to the vehicle control and / or the driver of the vehicle and driven on.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Verringerung der Geschwindigkeit unter Beibehaltung einer bekannten, belastungsarmen Trajektorie zumindest im Bereich des oder der Belastungshotspots geprüft werden. Hierbei ist es sinnvoll, eine Untergrenze für die Geschwindigkeit festzulegen, wie eine Unterschreitung der zulässigen Höchstgeschwindigkeit in km/h oder in %, um ein zu starkes Bremsen, eine Behinderung des Verkehrsflusses und eine unverhältnismäßige Verlängerung der Fahrtdauer zu vermeiden.Alternatively or additionally, a reduction in the speed can be checked while maintaining a known, low-stress trajectory at least in the area of the stress hotspot (s). It makes sense to set a lower limit for the speed, such as falling below the permissible maximum speed in km / h or in%, in order to avoid excessive braking, obstruction of the flow of traffic and a disproportionate increase in travel time.
Falls eine Verringerung der Geschwindigkeit möglich ist, wird diese Trajektorie mit verringerter Geschwindigkeit bestimmt und an die Fahrzeugsteuerung und/oder den Fahrer des Fahrzeugs zum Zwecke des Befahrens übermittelt. Andernfalls wird sie ohne Verringerung der Geschwindigkeit befahren.If a reduction in speed is possible, this trajectory is determined with a reduced speed and transmitted to the vehicle control and / or the driver of the vehicle for the purpose of driving. Otherwise it will be driven on without reducing the speed.
Vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich, erfolgen die genannten Schritte in einer kaskadierenden Abfolge. In dieser vorteilhaften Ausführungsform wird zunächst die seitliche Verlegung in Bezug zu einer bekannten und insbesondere der belastungsärmsten bekannten Trajektorie, wie bereits ausgeführt, geprüft. Ist diese möglich, wird diese seitlich verlegte Trajektorie befahren. Ist eine seitliche Verlegung nicht möglich oder sinnvoll, wird eine Verringerung der Geschwindigkeit auf der einen bekannten oder der bisher belastungsärmsten Trajektorie geprüft. Wenn dies wiederum möglich ist, wird die bekannte Trajektorie mit geringerer Geschwindigkeit befahren. Ist eine Geschwindigkeitsverringerung jedoch nicht möglich, erfolgt keine weitere Veränderung, da dies in diesem Fall bereits die belastungsärmste Trajektorie ist. Dieses schrittweise, kaskadierende Vorgehen zur Bestimmung der belastungsminimalen Trajektorie hat den Vorteil, dass zuerst die für einen Verkehrsfluss schonendere und für den Verbrauch des Fahrzeugs günstigere Umgehung von Belastungshotspots, nämlich das seitliche Ausweichen durch Anpassung der Trajektorie geprüft wird. Die zu befahrende Trajektorie kann dabei so bestimmt werden, dass ein gleichmäßiger Verlauf der Fahrt verwirklicht wird und nicht nur ein kurzes Ausweichen. Nur falls die seitliche Verlegung nicht möglich ist, wird die Geschwindigkeitsverringerung, die im Nachgang üblicherweise mit einer Beschleunigung verbunden ist, geprüft und gegebenenfalls gewählt.Preferably, but not exclusively, the steps mentioned take place in a cascading sequence. In this advantageous embodiment, the lateral relocation is first checked in relation to a known and, in particular, the known trajectory with the lowest stress, as already stated. If this is possible, this laterally laid trajectory is used. If lateral relocation is not possible or sensible, a reduction in speed is checked on one of the known trajectories or on the trajectory with the lowest load to date. If this is again possible, the known trajectory is traveled at a lower speed. However, if it is not possible to reduce the speed, there is no further change, since in this case this is already the trajectory with the lowest load. This step-by-step, cascading procedure for determining the minimum load trajectory has the advantage that first the avoidance of load hotspots, which is more gentle on the flow of traffic and more favorable for the consumption of the vehicle, namely the sideways evasion by adapting the trajectory, is checked. The trajectory to be traveled can be determined in such a way that a smooth course of the journey is achieved and not just a short evasion. The speed reduction, which is usually associated with acceleration afterwards, is checked and, if necessary, selected only if it is not possible to move it sideways.
Das Fahrzeug fährt nun die ermittelte Trajektorie ab. Dabei ist es vorteilhaft, dass diese stets durch die allgemeine Fahrzeugsteuerung überstimmt werden kann, insbesondere wenn eine spontane Notbremsung erforderlich ist.The vehicle now drives along the determined trajectory. It is advantageous that this can always be overridden by the general vehicle control, in particular when spontaneous emergency braking is required.
Diese Verfahrensschritte werden zweckmäßigerweise für jeden Straßenabschnitt entlang einer zu befahrenden Route durchgeführt, um damit die Belastungen für das Fahrzeug und die Insassen und damit das Verschleiß- und Kinetoserisiko auf der gesamten Strecke, die das Fahrzeug befährt, zu reduzieren.These method steps are expediently carried out for each road section along a route to be traveled in order to reduce the stress on the vehicle and the occupants and thus the risk of wear and tear and kinetosis on the entire route that the vehicle is traveling on.
Besonders zweckmäßig für das Verfahren ist es, dass das Fahrzeug auf einer digitalen Karte präzise lokalisiert werden kann, da ein Algorithmus zur Steuerung des Fahrzeugs die Fahrzeugführung auf Basis der in der Karte hinterlegten Straßenparameter berechnet. Es sollte also eine hochgenaue Karte der Straßen vorliegen, mittels derer das Fahrzeug anhand von Ortsinformationen wie beispielsweise GPS-Daten und Sensordaten der Umfelderkennung seine aktuelle Position auf einige Zentimeter genau bestimmen kann.It is particularly expedient for the method that the vehicle can be precisely localized on a digital map, since an algorithm for controlling the vehicle calculates the vehicle guidance on the basis of the road parameters stored in the map. There should therefore be a highly accurate map of the streets by means of which the vehicle can determine its current position to within a few centimeters using location information such as GPS data and sensor data from the environment recognition.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass während des Befahrens des Straßenabschnittes entlang der ermittelten belastungsminimalen Trajektorie Belastungshotspots bestimmt und an Fahrzeuge in der Umgebung und/oder eine zentrale Speichereinrichtung übermittelt werden. Nachdem also die belastungsminimale und somit zu fahrende Trajektorie auf einem Straßenabschnitt bestimmt ist und das Fahrzeug diese befährt, soll entlang dieser Trajektorie überwacht und erfasst werden, ob Belastungshotspots vorhanden sind. Wenn dies der Fall ist, sollen diese Belastungshotspots an Fahrzeuge in der näheren Umgebung übermittelt werden, beispielsweise mit der an sich bekannten Car2Car-Kommunikation.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that while driving on the road section along the determined minimal stress trajectory stress hotspots are determined and transmitted to vehicles in the vicinity and / or a central storage device. After the trajectory with the minimum load and thus the trajectory to be driven on a road section has been determined and the vehicle is driving on it, it should be monitored and recorded along this trajectory as to whether there are any load hotspots. If this is the case, these stress hotspots should be transmitted to vehicles in the immediate vicinity, for example with the known Car2Car communication.
Alternativ oder zusätzlich soll die Übermittlung an eine zentrale Speichereinrichtung erfolgen. Somit können andere Fahrzeuge beim Planen und/oder Befahren des Streckenabschnitts die aktuellen Informationen bezüglich möglicher Belastungen nutzen, um eine aktuelle, für sie optimierte belastungsminimale Trajektorie zu bestimmen. Auf diese Weise ergibt sich sukzessive ein präziseres Bild der Belastungshotspots und eine iterative Optimierung der lokalen Streckenführung in Bezug auf den Belastungseintrag in das Fahrzeug. Sobald alle Möglichkeiten zur Trajektorienverlegung für einen Belastungs-Hotspot bestimmt und ausprobiert wurden, ist die optimale Trajektorie gefunden. Die Fahrzeuge, die verschiedene Trajektorien befahren haben, haben sich in gewisser Weise „geopfert“, um einer Vielzahl nachfolgender Fahrzeuge eine belastungsminimale Trajektorie zu ermöglichen. Indem anhand des Erfassungsdatums regelmäßig ältere Daten vom Server gelöscht werden, ist deren Aktualität gewährleistet, da Hindernisse, die Belastungshotspots verursachen, zwischenzeitig beseitigt worden oder neu entstanden sein können. Je nach Art des Hindernisses sollte die Löschfrist variabel gestaltet sein, da sich beispielsweise eine Blockade des eigenen Fahrstreifens durch ein haltendes Fahrzeug schneller wieder auflöst als eine Bodenunebenheit.Alternatively or additionally, the transmission to a central storage device should take place. Thus, when planning and / or driving on the route section, other vehicles can use the current information regarding possible loads in order to determine a current, optimized for them minimal load trajectory. This successively results in a more precise picture of the stress hotspots and an iterative optimization of the local routing with regard to the load input into the vehicle. As soon as all possibilities for relocating trajectories for a stress hotspot have been determined and tried out, the optimal trajectory has been found. The vehicles that have traveled different trajectories, have "sacrificed" themselves in a certain way in order to enable a large number of following vehicles to have a trajectory with a minimum load. The fact that older data is regularly deleted from the server on the basis of the acquisition date ensures that it is up-to-date, since obstacles that cause stress hotspots may have been removed or newly created in the meantime. Depending on the type of obstacle, the deletion period should be variable, since, for example, a blockade of one's own lane by a stopping vehicle will clear up again more quickly than an unevenness in the ground.
Insbesondere werden auf einem Streckenabschnitt vorhandene Belastungshotspots mit mindestens den folgenden Schritten ermittelt:
- • Erfassung von Referenzgrößen während des Befahrens des Straßenabschnittes entlang der ermittelten belastungsminimalen Trajektorie,
- • Umrechnen der erfassten Referenzgrößen in jeweils mindestens eine korrespondierende Belastungsgröße mittels mindestens einer hinterlegten Übertragungsfunktion,
- • Korrelation der korrespondierenden Belastungsgrößen entlang der gefahrenen Trajektorie,
- • Analyse der korrespondierenden Belastungsgrößen entlang der gefahrenen Trajektorie und Bestimmung von Belastungshotspots.
- • Acquisition of reference values while driving on the road section along the determined minimum load trajectory,
- • Conversion of the recorded reference variables into at least one corresponding load variable using at least one stored transfer function,
- • Correlation of the corresponding load variables along the trajectory driven,
- • Analysis of the corresponding stress levels along the trajectory and determination of stress hotspots.
Zunächst werden also während des Befahrens des Straßenabschnitts sogenannte Referenzgrößen erfasst. Referenzgrößen sind im Fahrzeug leicht zu messende Größen wie beispielsweise Beschleunigungen und Geschwindigkeiten, aus denen daraus resultierende Belastungsgrößen wie Kräfte und/oder Momente, die auf einzelne Bauteile des Fahrzeugs beziehungsweise auf den oder die Insassen wirken, berechnet oder bestimmt werden können. Die Erfassung der Referenzgrößen kann vorzugsweise durch im Fahrzeug bereits vorhandene Sensorik erfolgen.So first of all, so-called reference variables are recorded while driving on the road section. Reference variables are variables that are easy to measure in the vehicle, such as accelerations and speeds, from which the resulting load variables such as forces and / or moments that act on individual components of the vehicle or on the occupant (s) can be calculated or determined. The detection of the reference variables can preferably be carried out by sensors already present in the vehicle.
Die Erfassung der Referenzgrößen erfolgt zeitkontinuierlich. Die erfassten Werte werden vorzugsweise in einem Zwischenspeicher abgelegt. Die Erfassung erfolgt so lange, bis das Ende des Streckenabschnittes erreicht wird. Damit die Kapazität des Zwischenspeichers ausreicht, ist es bei der Erstellung der Karte beziehungsweise der Einteilung der Straßenabschnitte sinnvoll, sehr lange Streckenabschnitte in kürzere Abschnitte aufzuteilen.The reference values are recorded continuously. The recorded values are preferably stored in a buffer memory. The acquisition takes place until the end of the route section is reached. So that the capacity of the buffer is sufficient, it makes sense when creating the map or dividing the road sections to divide very long route sections into shorter sections.
Die erfassten Referenzgrößen werden in jeweils mindestens eine korrespondierende Belastungsgröße umgerechnet, wobei die Umrechnung jeweils anhand einer hinterlegten Übertragungsfunktion erfolgt. Es ist also möglich, dass aus einer Referenzgröße mehrere Belastungsgrößen abgeleitet werden. Für die Umrechnung wird jede erfasste Referenzgröße in eine für die gesuchte Belastungsgröße vorliegende Übertragungsfunktion eingesetzt und somit mindestens ein Belastungszeitsignal berechnet.The recorded reference variables are converted into at least one corresponding load variable, the conversion taking place on the basis of a stored transfer function. It is therefore possible that several load values can be derived from one reference value. For the conversion, each recorded reference variable is used in a transfer function that is available for the stress variable in question, and at least one stress time signal is thus calculated.
Die Übertragungsfunktion ist vorab bekannt und in der Regel modellspezifisch für ein Fahrzeug. Sie sollte in der Recheneinheit, die die Schritte zur Bestimmung von Belastungshotspots durchführt, hinterlegt, also gespeichert sein.The transfer function is known in advance and is usually model-specific for a vehicle. It should be stored in the processing unit that carries out the steps for determining exposure hotspots.
Da anhand der zurückgelegten Trajektorie bekannt ist, zu welchem Zeitpunkt das Fahrzeug an welchem Ort war, können die Belastungsgrößen örtlich korreliert werden, das heißt, anhand des Zeitpunkts und der Ortsinformationen kann die genaue Position der Belastungsgrößen und damit auch von Belastungshotspots ermittelt werden.Since it is known from the traveled trajectory at what point in time the vehicle was at which location, the load variables can be locally correlated, that is, the exact position of the load variables and thus also of the load hotspots can be determined based on the time and the location information.
Die Belastungsgrößen werden untersucht beziehungsweise analysiert. Dafür sind bevorzugt für jede Belastungsart Schranken hinterlegt, in denen sich die Belastungsintensität gewöhnlich aufhalten sollte. Über- beziehungsweise unterschreitet das Signal zu einem bestimmten Zeitpunkt eine Schranke, so wird dies detektiert und zum Beispiel anhand einer relativen Angabe („Überschreitung um x %“) quantifiziert. Insbesondere wenn mehrere Belastungssignale zum selben Zeitpunkt die Schranken überschreiten, ist dies ein Hinweis für das Auftreten eines Belastungshotspots. Auffällig hohe Ausschläge entlang der gefahrenen Trajektorie werden dabei jeweils wie ausgeführt mit einem konkreten Ort korreliert. Beispiele für solche Hotspots können sein:
- • Bodenunebenheiten, insbesondere Schlaglöcher, Bahnübergänge, Bremsschwellen und/oder Kanaldeckel,
- • Bremssituationen, insbesondere an Ampeln, Stopp-Schildern, Zebrastreifen, Verkehrsstau und dergleichen,
- • Lenksituationen, insbesondere bei engen Kurven, Schikanen zur Verkehrsberuhigung oder durch Ausweichmanöver, beispielsweise wenn die Müllabfuhr, ein Bus, ein Taxi, eine Baustelle oder ein Unfall einen Fahrstreifen blockiert.
- • Uneven ground, in particular potholes, level crossings, speed bumps and / or manhole covers,
- • braking situations, especially at traffic lights, stop signs, zebra crossings, traffic jams and the like,
- • Steering situations, especially in tight bends, harassment to calm the traffic or by evasive maneuvers, for example when the garbage disposal, a bus, a taxi, a construction site or an accident blocks a lane.
Je nachdem wie ein solcher Hotspot befahren wird, also welche konkrete Trajektorie genau zurückgelegt wurde, hat dies einen erheblichen Einfluss auf die Belastungen. Beispielhaft sei genannt:
- • Bei Bodenunebenheiten ist unter anderem relevant, in welchem Winkel sie getroffen werden, also ob ein Schlagloch nur am Rand gestreift oder voll durchfahren wird, ob eine Schwelle schräg oder im rechten Winkel angefahren wird, oder ob die Unebenheit gegebenenfalls sogar ganz umfahren wird.
- • Bei Bremssituationen ist unter anderem relevant, wie stark gebremst wird, also ob zuvor schnell oder langsam gefahren wurde, ob die verbliebene Distanz zum Hindernis eine hohe Verzögerung erforderlich macht oder ob durch den Untergrund an den von der Trajektorie befahrenen Stellen ein hoher oder niedriger Reibwert zum Reifen vorliegt.
- • Bei Lenksituationen ist unter anderem relevant, wie eng die Krümmung der Trajektorie ist, welche Geschwindigkeit gefahren wird, wie stark das Lenkrad eingeschlagen wird, welcher Reibwert entlang der Trajektorie zwischen Reifen und Untergrund vorliegt.
- • In the case of uneven floors, the angle at which they are hit is relevant, i.e. whether a pothole is only grazed on the edge or driven through, whether a threshold is approached at an angle or at a right angle, or whether the unevenness is possibly even bypassed completely.
- • In braking situations, it is relevant, among other things, how hard the brakes are applied, i.e. whether the vehicle has been driven quickly or slowly, whether the remaining distance to the obstacle requires a high degree of deceleration or whether the ground at the points traveled by the trajectory has a high or low coefficient of friction to mature.
- • In steering situations, it is relevant, among other things, how tight the curvature of the trajectory is, what speed is driven, how much the steering wheel is turned, what coefficient of friction exists along the trajectory between the tires and the ground.
Wie bereits erläutert, werden die ermittelten Belastungshotspots an Fahrzeuge in der Umgebung (zum Beispiel mittels Car2Car-Kommunikation) und/oder eine zentrale Speichereinrichtung (zum Beispiel mittels Car2X-Kommunikation zu einem zentralen Server) übermittelt. Zur Charakterisierung der Belastungshotspots werden jeweils bevorzugt die folgenden Informationen zu einem Belastungshotspot übermittelt:
- • die gefahrene Trajektorie,
- • die genaue Position des Belastungshotspots auf dem Straßenabschnitt,
- • Art(en) und Intensität(en) der Belastungen an dem Belastungshotspot, dies können Belastungs-Spitzenwerte oder kleine Ausschnitte aus den Belastungszeitsignalen sein,
- • Datum und Uhrzeit der Befahrung,
- • Verkehrsdichte und/oder
- • Witterungsbedingungen.
- • the trajectory driven,
- • the exact position of the stress hotspot on the road section,
- • Type (s) and intensity (s) of the stress at the stress hotspot, these can be stress peak values or small excerpts from the stress time signals,
- • Date and time of the visit,
- • Traffic density and / or
- • weather conditions.
Die Übermittlung an weitere im Umkreis befindliche Fahrzeuge erfolgt in der Annahme, dass diese möglicherweise in Kürze ebenfalls denselben Streckenabschnitt befahren werden und von den Belastungshotspots betroffen sein könnten.The transmission to other vehicles in the vicinity is based on the assumption that they may also be driving on the same route section shortly and could be affected by the stress hotspots.
Auf einem zentralen Server können die benannten Informationen geordnet ablegt und später anderen autonomen Fahrzeugen oder auch wieder dem gleichen Fahrzeug auf Anfrage übermittelt werden. Geordnet heißt in diesem Fall, dass die Informationen dem zugehörigen Straßenabschnitt zugewiesen werden. So lassen sich von einem Fahrzeug, das plant, einen bestimmten Straßenabschnitt zu befahren, einfach alle Erfahrungswerte und damit Belastungshotspots zu diesem Abschnitt abfragen.The named information can be stored in an organized manner on a central server and later transmitted to other autonomous vehicles or to the same vehicle again upon request. Ordered in this case means that the information is assigned to the associated street section. For example, a vehicle that is planning to drive on a certain road section can simply query all empirical values and thus stress hotspots for this section.
Nach der Informationsweitergabe können die Daten aus dem Zwischenspeicher gelöscht werden, um den Speicherplatz anderweitig zu nutzen.After the information has been passed on, the data can be deleted from the buffer so that the storage space can be used for other purposes.
Zur Bestimmung einer Übertragungsfunktion sollten erfindungsgemäß mindestens folgende Schritte ausgeführt werden:
- • Mehrkörpersimulation des Fahrzeugs mit Referenzmanövern,
- • Korrelation der Referenzgrößen aus den Referenzmanövern mit resultierenden Belastungsgrößen.
- • Multi-body simulation of the vehicle with reference maneuvers,
- • Correlation of the reference values from the reference maneuvers with the resulting load values.
Diese Schritte sind vorzugsweise im Rahmen der Fahrzeugentwicklung einmalig auszuführen.These steps should preferably be carried out once as part of the vehicle development.
Damit die Fahrzeuge nicht mit aufwendiger, schwerer sowie teurer Messtechnik für Kräfte und Momente ausgestattet werden müssen, sollen Größen verwendet werden, die zu den Belastungen korrelieren, aber einfacher zu messen sind beziehungsweise ohnehin durch die im Fahrzeug verbaute Sensorik erfasst werden, wie die Referenzgrößen, die bereits erläutert wurden. Beispiele für derartige Referenzgrößen können sein: Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigung, Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Bremsdruck, Motordrehzahl/-moment, Federwege, Gangposition und dergleichen.So that the vehicles do not have to be equipped with complex, heavy and expensive measurement technology for forces and torques, variables should be used that correlate to the loads, but are easier to measure or are already recorded by the sensors installed in the vehicle, such as the reference variables, which have already been explained. Examples of such reference variables can be: longitudinal, lateral and vertical acceleration, speed, steering angle, brake pressure, engine speed / torque, spring travel, gear position and the like.
Um aus diesen Referenzgrößen auf die Belastungsgrößen schließen zu können, muss ein Zusammenhang zwischen Referenz- und Belastungsgrößen hergestellt werden. So kann beispielsweise mittels numerischer Simulation ein Fahrzeug und dessen Fahrumgebung detailgetreu und mit hoher Ergebnisgüte virtuell modelliert werden. Dazu werden häufig sogenannte Mehrkörpersimulationen verwendet. Diese können mit Finite-Elemente-Simulationen zur Berücksichtigung der Verformung einzelner Bauteile gekoppelt sein. Um eine verwertbare Koppelung zwischen Referenz- und Belastungsgrößen zu erreichen, werden sogenannte Referenzmanöver in der Simulation verwendet. Referenzmanöver sind standardisierte Fahrmanöver, bei denen sich hauptsächlich eine im Realbetrieb einfach zu messende Größe verändert, während andere Einflussgrößen konstant bleiben, so zum Beispiel:
- • Für Längsbeschleunigung und Geschwindigkeit: Anfahren und Bremsen auf gerader, ebener Strecke.
- • Für Querbeschleunigung: Kurvenfahrt konstanter Geschwindigkeit bei variablen Kurvenradien auf ebener Strecke.
- • Für Vertikalbeschleunigung: Gerades Überfahren unterschiedlich intensiver Bodenhindernisse mit konstanter Geschwindigkeit.
- • For longitudinal acceleration and speed: moving off and braking on a straight, level route.
- • For lateral acceleration: cornering at constant speed with variable curve radii on a level route.
- • For vertical acceleration: Drive straight over obstacles of different intensity at a constant speed.
Indem bei den Referenzmanövern jeweils nur eine Referenzgröße kontinuierlich variiert wird, während die anderen weitestgehend konstant bleiben, kann ihr der entstehende Einfluss auf die Bauteil- beziehungsweise Insassenbelastungen zugeordnet, also korreliert werden. Durch Auftragen einer Belastungsgröße über einer Referenzgröße ergibt sich eine Kennlinie oder ein Kennfeld, welche die Übertragungsfunktion zwischen beiden Größen repräsentiert und zu deren Umrechnung geeignet ist. Die Korrelation erfolgt idealerweise für einzelne Fahrzeugteile beziehungsweise für die Insassen.Since only one reference variable is continuously varied in each of the reference maneuvers, while the others remain largely constant, the resulting influence on the component or occupant loads can be assigned to it, i.e. correlated. By plotting a load variable over a reference variable, a characteristic curve or a characteristic field is obtained which represents the transfer function between the two variables and is suitable for converting them. The correlation is ideally carried out for individual vehicle parts or for the occupants.
Um die Umrechnung von Referenzgrößen während des Befahrens einer belastungsminimalen Trajektorie in Belastungsgrößen zu ermöglichen, wird die ermittelte Übertragungsfunktion in einem Speicher der Recheneinheit, die die Schritte zur Bestimmung von Belastungshotspots durchführt, hinterlegt, also gespeichert. Dabei ist zu beachten, dass Übertragungsfunktionen nur für die Fahrzeugvariante beziehungsweise das Fahrzeugmodell gelten, mit der beziehungsweise für die die Simulation durchgeführt wurde.In order to enable the conversion of reference values into load values while driving on a minimal exposure trajectory, the determined transfer function is stored in a memory of the computing unit that carries out the steps for determining exposure hotspots. It should be noted that transfer functions only apply to the vehicle variant or vehicle model with which or for which the simulation was carried out.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn gleiche Belastungsgrößen aus verschiedenen Referenzgrößen superponiert werden. Dabei sollen Signale gleicher Belastungsgrößen, die aus unterschiedlichen Referenzgrößen, wie sie zum Beispiel aus einer Kraft auf ein Fahrwerksbauteil aus Längs-, Quer- und Vertikaldynamik resultieren, superponiert werden. Da eine Vielzahl von Fahrzeugbauteilen und auch menschliche Insassen empfindlich für Anregungen aus mehreren Raumrichtungen sind, werden die Zeitsignale einer Belastungsgröße, die aus verschiedenen Referenzgrößen resultieren, aufaddiert. Dadurch werden Effekte der Verstärkung und Abschwächung berücksichtigt. Beispielhaft sei dazu auf die Normalkraft eines Lenkers im Fahrwerk verwiesen: Aus den Zeitverläufen der Längs-, Quer- und Vertikalbeschleunigung werden anhand von drei Übertragungsfunktionen drei Zeitverläufe der Normalkraft berechnet. Diese drei Zeitverläufe bilden den Fall ab, wenn jeweils nur in eine der drei Raumrichtungen eine Beschleunigung aufgetreten wäre. Da die drei Signale dieselbe Zeitachse haben, können sie addiert werden. Dadurch verringert sich beispielsweise die Normalkraft zu Zeitpunkten, an denen durch die unterschiedlichen Beschleunigungsrichtungen gleichzeitig Druck- und Zugkräfte entstehen.It is also advantageous if the same load values are superimposed from different reference values. In doing so, signals of the same load values that result from different reference values, such as those resulting from a force on a chassis component from longitudinal, transverse and vertical dynamics, are to be superimposed. Since a large number of vehicle components and also human occupants are sensitive to stimuli from several spatial directions, the time signals of a load variable that result from various reference variables are added up. This takes into account the effects of amplification and weakening. As an example, reference is made to the normal force of a handlebar in the chassis: From the time profiles of the longitudinal, lateral and vertical acceleration, three time profiles of the normal force are calculated using three transfer functions. These three time courses depict the case if an acceleration would have occurred in only one of the three spatial directions. Since the three signals have the same time axis, they can be added. As a result, for example, the normal force is reduced at points in time when the different directions of acceleration simultaneously generate compressive and tensile forces.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden Referenzgrößen während des Befahrens des Straßenabschnittes entlang der ermittelten belastungsminimalen Trajektorie, die ermittelten Belastungshotspots und/oder die mindestens eine hinterlegte Übertragungsfunktion in einer Speichereinrichtung in dem Fahrzeug hinterlegt und/oder die Umrechnung der erfassten Referenzgrößen in Belastungsgrößen, die Analyse der Belastungsgrößen und/oder die Bestimmung der belastungsminimalen Trajektorie in einer Recheneinheit in dem Fahrzeug durchgeführt.In a further preferred embodiment, reference values are stored in a memory device in the vehicle while driving on the road section along the determined minimum load trajectory, the determined load hotspots and / or the at least one stored transfer function and / or the conversion of the recorded reference values into load values, the analysis of the Load variables and / or the determination of the minimum load trajectory carried out in a computing unit in the vehicle.
Das lokale Speichern von Referenzgrößen während des Befahrens des Straßenabschnittes, der ermittelten Belastungshotspots und/oder der Übertragungsfunktion auf einem lokalen Speicher im Fahrzeug hat verschiedene Vorteile:
- • Die Übertragungsfunktion wird nach jedem Straßenabschnitt zur Umrechnung benötigt. Wenn sie zentral an einem anderen Ort gespeichert wären, müssten sie jedes Mal abgefragt und versendet werden. Dies wäre sehr aufwendig, sodass eine lokale Speicherung im Fahrzeug deutlich weniger Kommunikationsaufwand verursacht.
- • Das Speichern der Referenzgrößen im Fahrzeug erlaubt auch das Umrechnen und Analysieren der Belastungen direkt im Fahrzeug ohne vorher notwendigen Datentransfer.
- • Liegen die Belastungshotspots in einem Speicher im Fahrzeug vor, kann ein Fahrzeug beim erneuten Befahren eines Straßenabschnittes auf diese Informationen zugreifen. Es ist dabei unabhängig von einer Verbindung zu einem Server und das Verfahren kann beschleunigt werden.
- • The transfer function is required for conversion after each road section. If they were stored centrally in a different location, they would have to be queried and sent every time. This would be very complex, so that local storage in the vehicle causes significantly less communication effort.
- • Saving the reference values in the vehicle also allows the loads to be converted and analyzed directly in the vehicle without the need to transfer data beforehand.
- • If the stress hotspots are stored in a memory in the vehicle, a vehicle can access this information when it drives on a section of road again. It is independent of a connection to a server and the process can be accelerated.
Dabei soll diese Ausführungsform dahingehend verstanden werden, dass die Übertragungsfunktion(en) und/oder die ermittelten Belastungshotspots schon vor dem Befahren eines Straßenabschnittes in der Speichereinrichtung im Fahrzeug hinterlegt sind.This embodiment should be understood to the effect that the transfer function (s) and / or the determined stress hotspots are stored in the memory device in the vehicle even before driving on a road section.
Alternativ oder zusätzlich kann die Umrechnung der erfassten Referenzgrößen in Belastungsgrößen, die Analyse der Belastungsgrößen und/oder die Bestimmung der belastungsminimalen Trajektorie in einer Recheneinheit in dem Fahrzeug durchgeführt werden. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn die Übertragungsfunktionen und/oder die Referenzgrößen im Fahrzeug gespeichert sind, da somit ein aufwendiger Datenverkehr zwischen dem Fahrzeug und einem Server, auf dem diese Vorgänge alternativ ablaufen können, vermieden wird. Bei einer Umrechnung, Analyse und Berechnung der belastungsminimalen Trajektorie auf einem Server müssten die zeitkontinuierlichen Referenzgrößen und gegebenenfalls Umgebungsinformationen an einen Server übermittelt werden und die daraus ermittelte zu befahrende Trajektorie zurück übermittelt werden.Alternatively or additionally, the recorded reference variables can be converted into load variables, the analysis of the load variables and / or the determination of the minimum load trajectory can be carried out in a computing unit in the vehicle. This is particularly useful if the transfer functions and / or the reference variables are stored in the vehicle, since this avoids complex data traffic between the vehicle and a server on which these processes can alternatively take place. When converting, analyzing and calculating the minimum load trajectory on a server, the time-continuous reference variables and, if necessary, environmental information would have to be transmitted to a server and the trajectory to be traveled that was determined therefrom would have to be transmitted back.
Eine nächste Ausführungsform sieht vor, dass zur Bestimmung der belastungsminimalen Trajektorie das Wetter, die Verkehrsdichte, Informationen von Fahrzeugen aus der näheren Umgebung, die Position des oder der Insassen des Fahrzeugs, das ungefähre Gewicht des oder der Insassen des Fahrzeugs, Wöhlerlinien für die Bauteile des Fahrzeugs und/oder Frequenzen der Belastung einbezogen werdenA next embodiment provides that the weather, the traffic density, information from vehicles in the immediate vicinity, the position of the occupant (s) of the vehicle, the approximate weight of the occupant (s) of the vehicle, Wöhler lines for the components of the vehicle and / or frequencies of the load
Das Wetter kann durch die im Fahrzeug eingebaute Sensorik, insbesondere anhand von Daten eines Regensensors beziehungsweise der Scheibenwischerintensität, externen Datenquellen wie Servern, die Wetterdaten bereitstellen (Wetterstationen/ Niederschlagsradar), oder von Fahrzeugen aus der näheren Umgebung bezogen und für die Bestimmung der belastungsminimalen Trajektorie herangezogen werden. Das Wetter hat direkten Einfluss auf die Befahrbarkeit von Straßen, beispielsweise weil sich der Reibbeiwert zwischen Reifen und Straße verändert oder die Sicht verschlechtert. Mit Vorteil werden derartige Information auch bei der Übermittlung der ermittelten Belastungshotspots mit diesen weitergegeben, damit in der Analyse bekannter Belastungshotspots vor der Ermittlung einer neuen zu befahrenden Trajektorie die Informationen herausgefiltert und bevorzugt verwendet werden können, die unter gleichen Witterungsbedingungen erfasst wurden.The weather can be obtained through the sensors built into the vehicle, in particular based on data from a rain sensor or the windshield wiper intensity, external data sources such as servers that provide weather data (weather stations / precipitation radar), or from vehicles in the vicinity and used to determine the trajectory with the minimum load become. The weather has a direct influence on the drivability of roads, for example because the coefficient of friction between tires and road changes or visibility deteriorates. Such information is advantageously also passed on with the transmission of the determined stress hotspots, so that in the analysis of known stress hotspots before the determination of a new trajectory to be traveled, the information that was recorded under the same weather conditions can be filtered out and preferably used.
Gleiches gilt für die Verkehrsdichte. Diese kann quantifiziert werden, beispielsweise in Form einer Abweichung zwischen der gewöhnlich fahrbaren, gewünschten Geschwindigkeit und der tatsächlich realisierten Geschwindigkeit. Die Verkehrsdichte kann neben der fahrzeugeigenen Sensorik auch mittels externen Quellen, wie durch eine Verkehrsdichteermittlung anhand von Mobiltelefonen durch externe Anbieter oder Car2Car-Kommunikation erfolgen. Auch im Fall der Verkehrsdichte können diese Informationen mit ermittelten Belastungshotspots für die weitere Verwendung übermittelt werden.The same applies to traffic density. This can be quantified, for example in the form of a deviation between the normally drivable, desired speed and the actually realized speed. In addition to the vehicle's own sensors, the traffic density can also be carried out using external sources, such as a traffic density determination using mobile phones by external providers or Car2Car communication. Even in the case of traffic density, this information can be transmitted with determined stress hotspots for further use.
Auch weitere beziehungsweise andere Informationen, wie zum Beispiel Unfälle, temporäre Sperrungen oder Hindernisse und dergleichen, können von Fahrzeugen aus der näheren Umgebung empfangen und die Ermittlung der belastungsminimalen Trajektorie einbezogen werden und ermöglichen es, die Trajektorie mit noch aktuelleren Daten zu ermitteln. Derartige Daten können zwar auch in den Daten eines zentralen Servers enthalten sein, jedoch ergeben sich durch die Car2Car-Kommunikation Vorteile: Erstens ein Zeitvorteil, da das direkte Senden und Empfangen der Daten schneller ist als der Umweg mit einer Zwischenspeicherung auf einem Server. Dadurch kann auch auf spontane Hindernisse besser reagiert werden. Zweitens ein Redundanzvorteil, zum Beispiel wenn die Kommunikation zum Server behindert ist, er ausfällt oder überlastet ist.Further or other information, such as accidents, temporary closures or obstacles and the like, can also be received by vehicles from the immediate vicinity and the determination of the trajectory with the minimum load can be included and make it possible to determine the trajectory with even more up-to-date data. Such data can also be contained in the data of a central server, but the Car2Car communication results in advantages: Firstly, a time advantage, since the direct sending and receiving of the data is faster than the detour with intermediate storage on a server. This allows you to react better to spontaneous obstacles. Second, there is a redundancy advantage, for example if communication with the server is hindered, it fails or is overloaded.
Bei der Berechnung der Kräfte auf die Insassen ist relevant, an welcher Position sie sich im Fahrzeug befinden, also auf welchem Sitz sie sitzen. Dies kann beispielsweise durch die Belegungssensoren, die ursprünglich zur Warnung bei Vergessen des Anlegens des Sicherheitsgurtes dienen, ermittelt und in der Umrechnung beziehungsweise Auswahl der Übertragungsfunktion berücksichtigt werden. Es ist zudem vorteilhaft, dass die Übertragungsfunktionen für die Insassenkräfte nicht nur für Personen durchschnittlicher Körpermasse sowie -größe bestimmt und gespeichert wurden, sondern jeweils für verschiedene Körpergewichte. Die Belegungssensorik sollte dafür so ausgeprägt sein, dass sie nicht nur erkennt, ob der Sitz belegt ist oder nicht, sondern auch die ungefähre Körpermasse des Insassen bestimmt. Dadurch kann eine passendere Übertragungsfunktion verwendet und eine Genauigkeitssteigerung erreicht werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die Übertragungsfunktionen auch danach unterschieden werden, ob sich der Sitz gerade in einer Aufrecht- oder in einer Liegeposition befindet.When calculating the forces on the occupants, what is relevant is what position they are in the vehicle, i.e. what seat they are sitting on. This can be determined, for example, by the occupancy sensors, which originally serve to warn if the seat belt is forgotten, and can be taken into account in the conversion or selection of the transfer function. It is also advantageous that the transfer functions for the occupant forces were determined and stored not only for people of average body mass and size, but in each case for different body weights. The occupancy sensor system should be so pronounced that it not only recognizes whether the seat is occupied or not, but also determines the approximate body mass of the occupant. As a result, a more suitable transfer function can be used and an increase in accuracy can be achieved. Another advantage arises if the transfer functions are also differentiated according to whether the seat is currently in an upright or in a lying position.
Im Hinblick vorrangig auf die Betriebsfestigkeit des Fahrzeugs können zusätzlich Wöhlerlinien für die Fahrzeugbauteile in die Bestimmung der belastungsminimalen Trajektorie einbezogen werden. Anhand einer Wöhlerlinie lässt sich mittels linearer Schadensakkumulation in Form einer Miner-Summe der Einfluss von Belastungshöhe und -häufigkeit auf die Ermüdung eines Fahrzeugbauteils quantifizieren. Indem auf die entlang einer Trajektorie auftretenden Belastungszeitsignale ein Zählverfahren der Betriebsfestigkeit angewendet und daraus die Miner-Summe berechnet wird, ergibt sich eine Kennzahl, die sich konkret auf die Bauteilermüdung durch die Belastungen bezieht. Diese ist für die Bewertung, wie schonend eine Trajektorie ist, deutlich besser geeignet als das bloße Aufsummieren von Schwellenwertüberschreitungen einzelner Belastungen. Darüber hinaus kann eine Miner-Summe über die Fahrzeuglebensdauer kontinuierlich kumuliert werden, um eine Information über den absoluten Ermüdungszustand des Bauteils abzuschätzen. Dabei kann eine Warnung an den Fahrzeughalter erfolgen, dass das Bauteil in Kürze getauscht werden sollte. Wenn für die Bauteile Miner-Summen mitgezählt werden, kann festgestellt werden, ob beispielsweise Bauteil
Im Hinblick auf die Kinetoseprävention kann die Bewertung der Belastungen auf den Insassen frequenzbezogen erfolgen. Es ist bekannt, dass bestimmte Anregungsfrequenzen Unwohlsein und Übelkeit besonders begünstigen, zum Beispiel die Eigenfrequenz des Magens. Um dies zu berücksichtigen, werden dafür die Insassenbelastungen mit frequenzabhängigen Faktoren gewichtet. Die Gewichte können sich beispielsweise an der Norm ISO 2631-1 „Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to wholebody vibration“ orientieren.With regard to the prevention of kinetosis, the assessment of the stress on the occupant can be carried out on a frequency-related basis. It is known that certain stimulation frequencies are particularly conducive to malaise and nausea, for example the natural frequency of the stomach. To do this take into account, the occupant loads are weighted with frequency-dependent factors. The weights can be based, for example, on the ISO 2631-1 standard "Mechanical vibration and shock - Evaluation of human exposure to wholebody vibration".
In einer weiteren Ausführungsform werden Hindernisse entlang der gefahrenen Trajektorie mittels der Umfelderkennung des Fahrzeugs bestimmt und vermessen. Die Sensorik, mit der Fahrzeuge ausgestattet sind, um autonom fahren zu können oder die Umgebung zur Erhöhung der Sicherheit beim Fahren zu überwachen, zum Beispiel Kameras, Laserscanner, Radar und dergleichen, wird dabei dazu genutzt, um Hindernisse zu erfassen, zu klassifizieren und zu vermessen. Es wird also nicht mehr nur erfasst und übermittelt, dass ein Hindernis vorliegt, sondern auch Details zum Hindernis selbst, wie seine Art oder seine Ausmaße (zum Beispiel mittels Eckkoordinaten eines Polyeders, der eine Umhüllende des Hindernisses beschreibt).In a further embodiment, obstacles along the driven trajectory are determined and measured by means of the environment recognition of the vehicle. The sensors that vehicles are equipped with in order to be able to drive autonomously or to monitor the environment to increase safety while driving, for example cameras, laser scanners, radar and the like, are used to detect, classify and monitor obstacles measured. It is no longer just recorded and transmitted that there is an obstacle, but also details about the obstacle itself, such as its type or its dimensions (for example by means of corner coordinates of a polyhedron that describes an envelope of the obstacle).
Erfindungsgemäß ist auch eine Vorrichtung beansprucht, die das hier offenbarte Verfahren ausführt. Eine solche Vorrichtung weist mindestens
- • eine Sende- und Empfangseinrichtung, die ausgebildet und eingerichtet ist, bereits gefahrene Trajektorien und/oder vorhandene Belastungshotspots entlang eines Straßenabschnittes abzufragen, die zu befahrende belastungsminimale Trajektorie an eine zentrale Speichereinrichtung und/oder Fahrzeuge in der Umgebung zu übertragen und/oder ermittelte Belastungshotspots an eine zentrale Speichereinrichtung und/oder Fahrzeuge in der Umgebung zu übertragen,
- • eine Recheneinheit, die ausgebildet und eingerichtet ist, bereits gefahrene Trajektorien und/oder bekannte Belastungshotspots zu analysieren, eine belastungsminimale Trajektorie zu bestimmen und/oder erfasste Referenzgrößen in jeweils mindestens eine korrespondierende Belastungsgröße mittels mindestens einer hinterlegten Übertragungsfunktionen umzurechnen,
- • eine Verbindung mit einer fahrzeugeigenen Umfelderkennung, und/oder
- • eine Speichereinheit zum Hinterlegen von erfassten Referenzgrößen und/oder Übertragungsfunktionen
- A transmitting and receiving device which is designed and set up to query trajectories already driven and / or existing stress hotspots along a road section, to transmit the minimal stress trajectory to be driven to a central storage device and / or vehicles in the area and / or to determined stress hotspots to transfer a central storage device and / or vehicles in the vicinity,
- • a computing unit that is designed and set up to analyze trajectories that have already been driven and / or known stress hotspots, to determine a minimal stress trajectory and / or to convert recorded reference variables into at least one corresponding stress variable using at least one stored transfer function,
- • a connection with a vehicle's own environment recognition, and / or
- • a storage unit for storing recorded reference variables and / or transfer functions
Ebenfalls ist ein Computerprogrammprodukt beansprucht, das eine belastungsarme Trajektorie anhand des offenbarten Verfahrens berechnet, wenn es in einer Recheneinheit ausgeführt wird. A computer program product is also claimed which calculates a low-stress trajectory using the disclosed method when it is executed in a computing unit.
Die Vorteile der vorgeschlagenen Bestimmung belastungsminimaler Trajektorien liegen auf der Hand: Es können leicht zu messende Referenzgrößen erfasst und in Belastungsgrößen umgerechnet werden. Die dafür erforderlichen Übertragungsfunktionen können vollständig virtuell bestimmt werden. Die Erfassung der Referenzgrößen während des Befahrens eines Streckenabschnittes erfolgt zeitkontinuierlich statt nur, wie bisher üblich, anhand von Kartendaten abgeschätzt zu werden. Hindernisse oder Belastungen für Fahrzeug und Insassen werden in ihrer Art, Position und Größe erfasst, ohne dabei allein auf Straßenschäden oder Kurven beschränkt zu sein. Die Daten sind aktuell und auf lokaler Ebene sehr genau, so dass die Trajektorienplanung optimiert werden kann. Gleichzeitig kann die Streckenführung anhand konkreter Bauteil- beziehungsweise Insassenbelastungen unter Berücksichtigung von Richtungs-, Superpositions- und Nichtlinearitätseffekten bewertet werden. Unter Verwendung der Car2Car-Kommunikation können die gewonnen Informationen zügig an andere Fahrzeuge im Umkreis übermittelt werden.The advantages of the proposed determination of minimum load trajectories are obvious: reference values that are easy to measure can be recorded and converted into load values. The transfer functions required for this can be determined completely virtually. The acquisition of the reference variables while driving on a route section takes place continuously instead of just being estimated on the basis of map data, as was customary up to now. Obstacles or loads for the vehicle and occupants are recorded in terms of their type, position and size, without being limited to road damage or curves. The data is up-to-date and very accurate at the local level, so that the trajectory planning can be optimized. At the same time, the route can be evaluated on the basis of specific component or occupant loads, taking into account directional, superposition and non-linearity effects. Using Car2Car communication, the information obtained can be quickly transmitted to other vehicles in the vicinity.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can advantageously be combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 ein beispielhaftes Schema des Verfahrensablaufs, -
2 Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und -
3 Beispiele für seitliche Trajektorienverlegungen.
-
1 an exemplary scheme of the process flow, -
2 Embodiment of the device according to the invention, and -
3 Examples of lateral trajectory relocations.
Zunächst wird dabei in einem ersten Block
In dem Block
In Schritt
Anhand der im Speicher der Recheneinheit hinterlegten Übertragungsfunktionen werden in Schritt 5 die Referenzgrößen in die gewünschten oder notwendigen Belastungsgrößen umgerechnet. Belastungsgrößen, die aus verschiedenen Referenzgrößen resultieren, werden in Schritt 6 superponiert, um Verstärkungen und Abschwächungen zu berücksichtigen.Using the transfer functions stored in the memory of the processing unit, the reference variables are converted into the desired or necessary load variables in
Anhand der berechneten Belastungsgrößen kann in Schritt 7 eine Auswertung erfolgen, ob zuvor definierte Schranken für diese Belastungsgrößen überschritten worden und um wieviel. Alternativ kann bestimmt werden, ob Grenzwerte für die Belastungsgrößen erreicht wurden. Die Überschreitung dieser Schranken, vor allem das Überschreiten mehrerer Schranken ist ein Hinweis auf das Vorliegen eines Belastungshotspots.On the basis of the calculated load variables, an evaluation can take place in
Die ermittelten Belastungshotspots werden im Anschluss (Schritt 8) zusammen mit weiteren relevanten Informationen, wie zum Beispiel Witterung oder Verkehrsdichte, an Fahrzeuge in der Umgebung und/oder einen zentralen Server übermittelt, so dass für andere Fahrzeuge stets hochaktuelle Informationen zur Bestimmung belastungsminimaler Trajektorien zur Verfügung stehen.The determined stress hotspots are then transmitted (step 8) together with other relevant information, such as weather conditions or traffic density, to vehicles in the area and / or a central server, so that other vehicles always have up-to-date information to determine minimal stress trajectories stand.
Nach der Übermittlung der Informationen wird der Zwischenspeicher gelöscht (Schritt
Der dritte Block
Sofern eine seitliche Verlegung möglich ist, was mit „Y“ gekennzeichnet ist, wird eine seitlich verlegte Trajektorie bestimmt (Schritt 11.2.1). Ist eine seitliche Verlegung nicht ohne eine Beeinträchtigung des Verkehrs und/oder der Sicherheit für Fahrzeug und Insassen möglich, wie mit „N“ gekennzeichnet, wird geprüft, ob die Geschwindigkeit verringert werden kann (Schritt 11.2.2). Falls ja („Y“), wird eine Trajektorie mit geringerer zu fahrender Geschwindigkeit bestimmt (Schritt 11.2.2.1). Falls nicht („N“), wird die Trajektorie ohne Verringerung der Geschwindigkeit bestimmt (Schritt 11.2.2.2).If a lateral relocation is possible, which is marked with “Y”, a laterally relocated trajectory is determined (step 11.2.1). If it is not possible to move to the side without impairing traffic and / or the safety of the vehicle and occupants, as marked with an "N", a check is made as to whether the speed can be reduced (step 11.2.2). If yes (“Y”), a trajectory with a lower speed to be driven is determined (step 11.2.2.1). If not (“N”), the trajectory is determined without reducing the speed (step 11.2.2.2).
Nach Abschluss der Trajektorienbestimmung wird die ermittelte belastungsminimale Trajektorie als Schritt
Außerdem sind eine Speichereinrichtung
In der Recheneinheit
In
In
Da nun bekannt ist, dass ein Belastungshotspot 22a in Form einer Bodenunebenheit
Während des Befahrens der belastungsminimalen Trajektorie
Nachfolgend werden vorrangig die Unterschiede und Besonderheiten der übrigen
Die Bestimmung belastungsminimaler Trajektorien
In
Ein weiterer Einfluss auf die Bestimmung der belastungsminimalen Trajektorie
Im Falle mehrfacher Hindernisse
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1 bis 121 to 12
- Verfahrensschritte Procedural steps
- 2020th
- StraßenabschnittStreet section
- 2222nd
- BelastungshotspotStress hotspot
- 2424
- befahrene Trajektorientraveled trajectories
- 2626th
- belastungsminimale Trajektorieminimum load trajectory
- 2828
- zentrale Speichereinrichtungcentral storage facility
- 3030th
- Speichereinrichtung im FahrzeugStorage device in the vehicle
- 3232
- RecheneinheitArithmetic unit
- 3434
- Hindernisobstacle
- 3636
- Sende- und EmpfangseinrichtungTransmitting and receiving device
- 3737
- drahtlose Kommunikationwireless communication
- 3838
- Referenzgröße(n)Reference variable (s)
- 4040
- Übertragungsfunktion(en)Transfer function (s)
- 4242
- Fahrzeugsteuerung Vehicle control
- AA.
- Bestimmung der Übertragungsfunktion(en)Determination of the transfer function (s)
- BB.
- Identifikation und Bestimmung von BelastungshotspotsIdentification and determination of stress hotspots
- CC.
- Bestimmung einer belastungsminimalen TrajektorieDetermination of a minimum load trajectory
- FF.
- Fahrzeugvehicle
- UU
- UmfelderkennungEnvironment recognition
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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