DE102022117407B3 - Method for operating a control unit for trajectory planning as well as a correspondingly operable control unit and motor vehicle - Google Patents
Method for operating a control unit for trajectory planning as well as a correspondingly operable control unit and motor vehicle Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben einer Steuereinheit (20) für eine Trajektorienplanung, wobei durch eine Prozessorschaltung der Steuereinheit (20) in aufeinanderfolgenden Prüfzyklen jeweils durch ein Prüfmodul (30) ein jeweiliger aktueller Eingabesteuerwert (24) eines dem Prüfmodul (30) vorgeschalteten Trajektorienplaners (21) empfangen wird und durch Ausgeben eines jeweiligen Ausgabesteuerwerts (12) eine Fahrzeugbewegungssteuerung (13) angesteuert wird, die dem Prüfmodul (30) nachgeschaltete ist und die das Kraftfahrzeug (10) automatisiert führt. Die Erfindung sieht vor, dass die Prozessorschaltung den empfangenen aktuellen Eingabesteuerwert (24) des Trajektorienplaners (21) daraufhin überprüft, ob sich für den Eingabesteuerwert (24) bei dessen Verwendung als Ausgabesteuerwert (12) eine zukünftige Fahrtrajektorie des Kraftfahrzeugs (10) ergibt, die von zumindest einer vorgegebenen Zulässigkeitsbedingung (46, 47) jede erfüllt, und nur falls jede Zulässigkeitsbedingung (46, 47) erfüllt ist, der Eingabesteuerwert (24) und andernfalls ein Ersatzsteuerwert (43) als der Ausgabesteuerwert (12) des Prüfzyklus (42) ausgegeben wird.The invention relates to a method for operating a control unit (20) for trajectory planning, wherein a respective current input control value (24) of a trajectory planner (24) connected upstream of the test module (30) is determined by a processor circuit of the control unit (20) in successive test cycles through a test module (30). 21) is received and by outputting a respective output control value (12), a vehicle movement control (13) is activated, which is connected downstream of the test module (30) and which guides the motor vehicle (10) automatically. The invention provides that the processor circuit checks the received current input control value (24) of the trajectory planner (21) to determine whether a future travel trajectory of the motor vehicle (10) results for the input control value (24) when it is used as an output control value (12). each of at least one predetermined admissibility condition (46, 47) is met, and only if each admissibility condition (46, 47) is met, the input control value (24) and otherwise a substitute control value (43) are output as the output control value (12) of the test cycle (42). becomes.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Steuereinheit (ECU - Electronic Control Unit) im Zusammenhang mit einer Trajektorienplanung. Eine solche Trajektorienplanung wird an sich durch einen Trajektorienplaner durchgeführt. Diese plant eine Fahrtrajektorie und gibt zyklisch einen jeweils aktuellen Steuerwert aus, der den Lenkwinkel und/oder die Fahrgeschwindigkeit gemäß der geplanten Fahrtrajektorie vorgibt. Der Steuerwert ist für eine Fahrzeugbewegungssteuerung (VMM - Vehicle Motion Management) vorgesehen, die das Kraftfahrzeug gemäß diesem Steuerwert automatisiert auf einer Fahrbahn führt. Durch einen Trajektorienplaner kann beispielsweise eine Fahrtrajektorie im Zusammenhang mit einer Spurhalteassistenz geplant werden. Zu der Erfindung gehören auch eine Steuereinheit, die gemäß dem Verfahren betrieben werden kann, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Steuereinheit.The invention relates to a method for operating an electronic control unit (ECU - Electronic Control Unit) in connection with trajectory planning. Such trajectory planning is actually carried out by a trajectory planner. This plans a travel trajectory and cyclically outputs a current control value that specifies the steering angle and/or the travel speed according to the planned travel trajectory. The control value is intended for a vehicle motion control (VMM - Vehicle Motion Management), which automatically guides the motor vehicle on a road in accordance with this control value. A trajectory planner can be used, for example, to plan a driving trajectory in connection with lane keeping assistance. The invention also includes a control unit that can be operated according to the method, as well as a motor vehicle with such a control unit.
In einem Kraftfahrzeug kann durch eine automatisierte Fahrfunktion das Fahren oder Führen des Kraftfahrzeugs durch eine Fahrzeugbewegungssteuerung übernommen werden, sodass der Fahrer die Hände vom Lenkrad nehmen kann (hands free driving). Welcher Lenkwinkel und/oder welche Fahrgeschwindigkeit durch die Fahrzeugbewegungssteuerung aktuell eingestellt werden soll, kann durch einen Trajektorienplaner ermittelt werden, der für das Kraftfahrzeug eine Fahrtrajektorie ermittelt. Beispielsweise kann durch die Fahrfunktion in dieser Weise eine automatisierte Spurhalteassistenz und/oder eine Einparkassistenz bereitgestellt werden.In a motor vehicle, an automated driving function can be used to drive or drive the motor vehicle using vehicle motion control, so that the driver can take his hands off the steering wheel (hands free driving). Which steering angle and/or which driving speed should currently be set by the vehicle movement control can be determined by a trajectory planner, which determines a travel trajectory for the motor vehicle. For example, the driving function can provide automated lane keeping assistance and/or parking assistance in this way.
Der Trajektorienplaner ermittelt entsprechend geeignete Fahrtrajektorien. Zum Umsetzen der ermittelten Fahrtrajektorie kann der Trajektorienplaner ein Steuersignal an die Fahrzeugbewegungssteuerung ausgeben. Dieses Steuersignal ist digital oder gesampelt, das heißt in aufeinanderfolgenden Sendezyklen oder Steuerzyklen wird jeweils ein aktueller Signalwert des Steuersignals von dem Trajektorienplaner ausgegeben. Dieser Steuerwert ist für die Fahrzeugbewegungssteuerung (VMM - vehicle motion management) bestimmt, damit diese für den aktuellen Steuerzyklus gemäß dem Signalwert den Lenkwinkel und/oder die Fahrgeschwindigkeit einstellt.The trajectory planner determines suitable travel trajectories accordingly. To implement the determined travel trajectory, the trajectory planner can output a control signal to the vehicle movement control. This control signal is digital or sampled, which means that a current signal value of the control signal is output by the trajectory planner in successive transmission cycles or control cycles. This control value is intended for the vehicle motion management (VMM) to set the steering angle and/or the vehicle speed for the current control cycle according to the signal value.
Beim Entwickeln oder Weiterentwickeln eines Trajektorienplaners ist man daran interessiert, zusätzliche Kriterien, insbesondere den Fahrkomfort, bei der Trajektorienplanung zu berücksichtigen. Hierdurch kann ein Trajektorienplaner in seiner Struktur oder Funktionsweise sehr komplex werden. Damit ein solcher Trajektorienplaner dennoch zuverlässig für eine Vielzahl von möglichen Fahrsituationen funktioniert, muss sichergestellt werden, dass die Fahrzeugbewegungssteuerung stets gültige oder akzeptable Steuerwerte empfängt, die ein geeignetes Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs bewirken.When developing or further developing a trajectory planner, one is interested in taking additional criteria, in particular driving comfort, into account when planning the trajectory. This can make a trajectory planner very complex in terms of its structure or functionality. In order for such a trajectory planner to still function reliably for a variety of possible driving situations, it must be ensured that the vehicle movement control always receives valid or acceptable control values that result in suitable driving behavior of the motor vehicle.
Entsprechend kann die Entwicklung oder Weiterentwicklung von Trajektorienplanern unerwünscht komplex und/oder aufwendig beim Testen sein.Accordingly, the development or further development of trajectory planners can be undesirably complex and/or time-consuming to test.
Aus der
Aus der
Weiterer Stand der Technik zu Trajektorienplanern für Kraftfahrzeuge ist aus den Druckschriften
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trajektorienplaner zum Kontrollieren einer Fahrzeugbewegungssteuerung auch in unbekannten oder neuen Fahrsituationen zuverlässig betreiben zu können.The invention is based on the object of being able to reliably operate a trajectory planner for controlling vehicle movement control even in unknown or new driving situations.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen oder Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die folgende Beschreibung sowie die Figuren beschrieben.The task is solved by the subject matter of the independent patent claims. Advantageous further developments or further developments of the invention are described in the dependent claims, the following description and the figures.
Als eine Lösung umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Steuereinheit, wie sie auch als ECU - Electronic Control Unit bezeichnet wird. Diese Steuereinheit ist für die Trajektorienplanung vorgesehen. Die Steuereinheit weist ein Prüfmodul auf, das einen Trajektorienplaner, wie er eingangs beschrieben wurde, mit einer Fahrzeugbewegungssteuerung koppelt, die ein Kraftfahrzeug automatisiert führt. Der Trajektorienplaner kann beispielsweise als eine Software der Steuereinheit selbst oder in einer vorgeschalteten Steuereinheit implementiert sein. Die Fahrzeugbewegungssteuerung kann ebenfalls als eine Software der Steuereinheit selbst oder einer nachgeschalteten Steuereinheit implementiert sein. Trajektorienplaner und Fahrzeugbewegungssteuerung können in aus dem Stand der Technik bekannter Weise ausgestaltet sein. Durch die Prozessorschaltung der Steuereinheit werden der Trajektorienplaner und die Fahrzeugbewegungssteuerung miteinander über ein Prüfmodul gekoppelt, um die zyklisch von dem Trajektorienplaner ausgegebenen Steuerwerte, wie sie eingangs beschrieben wurden, zu überprüfen, bevor sie an die Fahrzeugbewegungssteuerung weitergeleitet werden oder (gemäß der Erfindung) durch einen Ersatzsteuerwert ersetzt werden. Für eine bessere Unterscheidung werden die von dem Trajektorienplaner zyklisch ausgegebenen Steuerwerte hier als „Eingabesteuerwerte“ bezeichnet, da sie eine Eingabe für das im Folgenden beschriebene Verfahren darstellen. Da die Eingabesteuerwerte zyklisch erzeugt werden, erfolgt auch das Prüfen der Eingabesteuerwerte zyklisch, das heißt bei dem Verfahren wird in aufeinanderfolgenden Prüfzyklen jeweils ein jeweiliger aktueller Eingabesteuerwert des vorgeschalteten Trajektorienplaners empfangen und das Prüfmodul wird durch Ausgeben eines jeweiligen Steuerwerts an die Fahrzeugbewegungssteuerung diese angesteuert. Dieser Steuerwert, der pro Prüfzyklus jeweils an die Fahrzeugbewegungssteuerung ausgegeben wird, wird hier als „Ausgabesteuerwert“ bezeichnet. In der beschriebenen Weise kann dieser Ausgabesteuerwert dem Eingabesteuerwert oder einem Ersatzsteuerwert entsprechen. Das Verfahren kann durch ein Softwaremodul oder Programmmodul ausgeführt werden, der hier als Prüfmodul bezeichnet ist. Dieses Prüfmodul koppelt in der beschriebenen Weise den Trajektorienplaner mit der Fahrzeugbewegungssteuerung. Die Prüfzyklen entsprechen den eingangs beschriebenen Steuerzyklen.As a solution, the invention includes a method for operating a control unit, which is also referred to as an ECU - Electronic Control Unit. This control unit is intended for trajectory planning. The control unit has a test module that couples a trajectory planner, as described at the beginning, with a vehicle movement control that automatically guides a motor vehicle. The trajectory planner can be implemented, for example, as software of the control unit itself or in an upstream control unit. The vehicle movement control can also be implemented as software of the control unit itself or a downstream control unit. Trajectory planner and vehicle movement control can be designed in a manner known from the prior art. Through the processor circuit of the control unit, the trajectory planner and the vehicle movement control are coupled to one another via a test module in order to check the control values cyclically output by the trajectory planner, as described at the beginning, before they are forwarded to the vehicle movement control or (according to the invention) by a Replacement tax value can be replaced. For better distinction, the control values cyclically output by the trajectory planner are referred to here as “input control values” because they represent an input for the method described below. Since the input control values are generated cyclically, the input control values are also checked cyclically, that is, in the method, a respective current input control value from the upstream trajectory planner is received in successive test cycles and the test module is controlled by outputting a respective control value to the vehicle movement control. This control value, which is output to the vehicle motion controller per test cycle, is referred to here as the “output control value”. In the manner described, this output control value can correspond to the input control value or a substitute control value. The method can be carried out by a software module or program module, referred to herein as a test module. This test module couples the trajectory planner with the vehicle movement control in the manner described. The test cycles correspond to the control cycles described above.
Um zu ermitteln, welcher Ausgabesteuerwert im aktuellen Prüfzyklus an die Fahrzeugbewegungssteuerung ausgegeben werden soll, ist gemäß dem Verfahren vorgesehen, dass für den jeweiligen Prüfzyklus das Prüfmodul der Prozessorschaltung einen aktuellen Ersatzsteuerwert auf der Grundlage eines eigenen Planungsmoduls erzeugt, also eines Backup-Planungsmoduls oder einer Backup-Trajektorienplanung. Das Planungsmodul plant also unabhängig von dem Trajektorienplaner. Das Planungsmodul sieht eine Planungsstrategie vor, die insofern konservativ ist oder die Beibehaltung der Fahrbahn priorisiert, als dass sie ein Beibehalten des derzeitigen Ausgabewerts (aus dem vorangegangenen Prüfzyklus) und/oder ein Hinlenken zu einer Fahrbahnmitte der von dem Kraftfahrzeug aktuell befahrenen Fahrbahn vorsieht. Mit anderen Worten wird bei dem eigenen Planungsmodul des Prüfmoduls priorisiert oder bevorzugt, nicht stärker von der Fahrbahnmitte auszulenken, also es dem vorangegangenen Ausgabesteuerwert entspricht, sondern zumindest den vorangegangenen Ausgabesteuerwert beizubehalten oder sogar weiter zur Fahrbahnmitte hin zu lenken. Dies kann sich insofern von dem Eingabesteuerwert des Trajektorienplaners unterscheiden, als dass dieser beispielsweise aus Komfortgründen ein Schneiden einer Kurve vorsieht und hierzu eine Fahrtrajektorie plant, die zwar weiterhin auf der Fahrbahn bleibt, aber zum Fahrbahnrand hin weist.In order to determine which output control value should be output to the vehicle motion control in the current test cycle, it is provided according to the method that for the respective test cycle the test module of the processor circuit generates a current substitute control value on the basis of its own planning module, i.e. a backup planning module or a backup -Trajectory planning. The planning module therefore plans independently of the trajectory planner. The planning module provides a planning strategy that is conservative or prioritizes maintaining the roadway in that it provides for maintaining the current output value (from the previous test cycle) and / or steering towards a center of the roadway currently traveled by the motor vehicle. In other words, the test module's own planning module prioritizes or prefers not to deflect more from the center of the road, i.e. it corresponds to the previous output control value, but rather to at least maintain the previous output control value or even steer it further towards the center of the road. This can differ from the input control value of the trajectory planner in that, for example, for reasons of comfort, it provides for cutting a curve and for this purpose plans a travel trajectory that remains on the road but points towards the edge of the road.
Die Prozessorschaltung (mit ihrem Prüfmodul) überprüft den empfangenen aktuellen Eingabewert des Trajektorienplaners daraufhin, ob sich für den Eingabesteuerwert bei dessen Verwendung als Ausgabesteuerwert (wenn also der Eingabesteuerwert durchgeleitet würde zur Fahrzeugbewegungssteuerung) sich dann eine zukünftige Fahrtrajektorie des Kraftfahrzeugs ergibt, die von zumindest einer vorgegebenen Zulässigkeitsbedingung jede erfüllt. Die resultierende zukünftige Fahrtrajektorie muss also alle vorgegebenen Zulässigkeitsbedingungen (eine oder mehr als eine) erfüllen. Nur, falls jede Zulässigkeitsbedingung erfüllt ist, wird der Eingabesteuerwert (des Trajektorienplaners) als der Ausgabesteuerwert des aktuellen Prüfzyklus ausgegeben. Andernfalls wird der Ersatzsteuerwert als Ausgabesteuerwert ausgegeben, wenn also zumindest eine Zulässigkeitsbedingung unerfüllt oder verletzt ist.The processor circuit (with its test module) checks the received current input value of the trajectory planner to see whether a future travel trajectory of the motor vehicle results from at least one predetermined one for the input control value when it is used as an output control value (i.e. if the input control value were passed through to the vehicle movement control). Each admissibility condition is met. The resulting future travel trajectory must therefore fulfill all specified admissibility conditions (one or more than one). Only if each eligibility condition is satisfied, the input control value (of the trajectory planner) is output as the output control value of the current test cycle. Otherwise, the replacement tax value is issued as an output tax value, i.e. if at least one admissibility condition is unfulfilled or violated.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass das Prüfmodul der Prozessorschaltung einen Filter oder einen Limiter (Begrenzer) darstellt, der sicherstellt, dass durch die Trajektorienplanung keine Ansteuerung der Fahrzeugbewegungssteuerung verursacht werden kann, die außerhalb der zumindest einen Zulässigkeitsbedingung liegt. Somit kann die Trajektorienplanung beispielsweise auf Komfort optimiert und/oder experimentell gestaltet sein. Immer dann, wenn dies der zumindest einen Zulässigkeitsbedingung widersprechen sollte, wird dies durch das zwischengeschaltete Prüfmodul der Prozessorschaltung erkannt und dann wird anstelle des Eingabesteuerwerts des Trajektorienplaners der Ersatzsteuerwert aus dem Planungsmodul verwendet, der die „konservativere“ Planungsstrategie in dem oben genannten Sinne umsetzt.The invention has the advantage that the test module of the processor circuit represents a filter or a limiter, which ensures that the trajectory planning cannot cause the vehicle movement control to be activated that lies outside the at least one permissibility condition. The trajectory planning can therefore be optimized for comfort and/or designed experimentally, for example. Whenever this contradicts at least one admissibility condition, this is recognized by the intermediate test module of the processor circuit and then, instead of the input control value of the trajectory planner, the substitute control value from the planning module is used, which implements the “more conservative” planning strategy in the sense mentioned above.
Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass der Trajektorienplaner komplexere Optimierungen vornehmen kann und diese auch in bisher unbekannten oder in neuen Fahrsituationen verwendet werden können, da sich aufgrund des zwischengeschalteten Prüfungsmoduls kein unerwünschtes Fahrzeugführungsverhalten der Fahrzeugbewegungssteuerung ergeben kann.The invention has the advantage that the trajectory planner can carry out more complex optimizations and these can also be used in previously unknown or new driving situations, since no undesirable vehicle guidance behavior of the vehicle movement control can arise due to the interposed test module.
Um in dem Planungsmodul einen „konservativen“ oder restriktiven Ersatzsteuerwert für einen Prüfzyklus zu ermitteln, sieht die Erfindung vor, dass das Planungsmodul zumindest einen Dynamikparameter empfängt, der eine Bewegung des Kraftfahrzeugs auf dieser Fahrbahn beschreibt. In der besagten Weise kann der zumindest eine Dynamikparameter eine Fahrgeschwindigkeit und/oder Gierrate und/oder eine Position des Kraftfahrzeugs auf der Fahrbahn (beispielsweise Abstand zur Mittellinie) und/oder eine Ausrichtung des Kraftfahrzeugs bezüglich des Verlaufs der Fahrbahnmitte beschreiben. Das Planungsmodul kann den Ersatzsteuerwert mittels eines Reglers ermitteln, beispielsweise eines sogenannten PID-Reglers (PID - Proportionalintegraldifferential). Es kann auch ein PI-Regler verwendet werden als Alternative. Der Regler ist dabei in der Weise eingestellt oder konfiguriert, dass sein Regelziel oder Sollwert auf eine Minimierung eines Abstands des Kraftfahrzeugs von dem Fahrbahnmittenverlauf der Fahrbahn (Track) eingestellt ist. Der Ersatzsteuerwert wird also in der Weise ermittelt, dass das Kraftfahrzeug bei Verwenden der Ersatzsteuerwerte in den Prüfzyklen zur Fahrbahnmitte hin geführt wird. Der Abstand des Kraftfahrzeugs zum Fahrbahnmittenverlauf kann beispielsweise auf den Schwerpunkt und/oder den geometrischen Mittelpunkt des Kraftfahrzeugs oder dessen Kontur bezogen sein. Bevorzugt wird ein Referenzpunkt entlang einer Mittenlinie des Kraftfahrzeugs verwendet. Mit welcher Krümmung oder Krümmungsänderung der Fahrlinie durch den Regler das Fahrzeug zur Fahrbahnmitte hin zurückgeführt oder auf diese geführt wird, hängt dabei von der Zeitkonstante ab, die in dem Regler in an sich bekannter Weise das Regelverhalten steuern oder festlegen kann. Hier kann der Fachmann durch Einstellen einer entsprechenden Zeitkonstante in einem Konfigurationsspeicher des Reglers festlegen, innerhalb welches Zeitintervalls der Regler versucht, einen Abstand des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahnmitte auf 0 zu regeln. Zeitkonstanten können beispielsweise in einem Bereich von 4 Sekunden bis 30 Sekunden liegen, um nur Beispiele zu nennen.In order to determine a “conservative” or restrictive substitute control value for a test cycle in the planning module, the invention provides that the planning module receives at least one dynamic parameter that describes a movement of the motor vehicle on this road. In this way, the at least one dynamic parameter can describe a driving speed and/or yaw rate and/or a position of the motor vehicle on the road (for example distance to the center line) and/or an orientation of the motor vehicle with respect to the course of the center of the road. The planning module can determine the substitute control value using a controller, for example a so-called PID controller (PID - proportional integral differential). A PI controller can also be used as an alternative. The controller is set or configured in such a way that its control target or setpoint is set to minimize a distance of the motor vehicle from the center of the road (track). The substitute control value is therefore determined in such a way that the motor vehicle is guided towards the center of the road when using the substitute control values in the test cycles. The distance of the motor vehicle from the center of the road can be based, for example, on the center of gravity and/or the geometric center of the motor vehicle or its contour. A reference point along a center line of the motor vehicle is preferably used. The curvature or change in curvature of the driving line with which the controller returns the vehicle to the center of the road or guides it onto this depends on the time constant, which can control or determine the control behavior in the controller in a manner known per se. Here, by setting a corresponding time constant in a configuration memory of the controller, the person skilled in the art can determine the time interval within which the controller attempts to regulate the distance of the motor vehicle to the center of the road to 0. For example, time constants can range from 4 seconds to 30 seconds, just to give examples.
Für den Regler kann eine Zeitkonstante vorgesehen sein, die angibt, innerhalb von welchem Zeitintervall der Abstand zum Fahrbahnmittenverlauf beispielsweise halbiert wird oder auf 0 eingeregelt wird. Diese Zeitkonstante oder allgemein ein Regelverhalten des Reglers ist bevorzugt geschwindigkeitsabhängig eingestellt oder ausgelegt, da sich bei niedrigeren Geschwindigkeiten andere Lenkmanöver ermöglichen lassen als bei im Verhältnis dazu hoher Geschwindigkeit. Die Erfindung umfasst in diesem Zusammenhang, dass in dem Regler ein erster Parameterdatensatz für Fahrgeschwindigkeitswerte in einem ersten Werteintervall (beispielsweise niedrige Fahrgeschwindigkeiten) und ein zweiter Parameterdatensatz für Fahrgeschwindigkeitswerte in einem zweiten Werteintervall (beispielsweise im Verhältnis dazu größere Fahrgeschwindigkeiten) vorgesehen sind. In einem zwischen dem ersten und dem zweiten Werteintervall liegenden dritten Werteintervall, also einem Zwischenintervall, wird eine Überblendfunktion für Reglerausgaben des Reglers verwendet, die auf dem ersten Parametersatz und dem zweiten Parametersatz beruht. Mit anderen Worten wird zwischen einem Regler für niedrige Geschwindigkeiten und einem Regler für hohe Geschwindigkeiten anteilsmäßig in Abhängigkeit vom Abstand des Geschwindigkeitswerts zu den Intervallgrenzen übergeblendet, beispielsweise mittels eines linearen Überblendens. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass keine ruckartige oder harte Veränderung des Reglerverhaltens beim Wechseln zwischen den niedrigen und den hohen Geschwindigkeiten verursacht wird. Das erste Werteintervall kann beispielsweise für Geschwindigkeiten von 0 km/h bis 60 km/h und das zweite Werteintervall für Geschwindigkeiten in einem Bereich von 80 km/h bis zur Maximalgeschwindigkeit reichen, um nur ein Beispiel zu nennen.A time constant can be provided for the controller, which indicates the time interval within which the distance to the center of the road is, for example, halved or adjusted to 0. This time constant or generally a control behavior of the controller is preferably set or designed depending on the speed, since different steering maneuvers can be made at lower speeds than at a relatively high speed. In this context, the invention includes that a first parameter data set for driving speed values in a first value interval (for example low driving speeds) and a second parameter data set for driving speed values in a second value interval (for example relatively higher driving speeds) are provided in the controller. In a third value interval lying between the first and the second value interval, i.e. an intermediate interval, a fade function for controller outputs of the controller is used, which is based on the first parameter set and the second parameter set. In other words, a fade is carried out between a controller for low speeds and a controller for high speeds proportionally depending on the distance between the speed value and the interval limits, for example by means of a linear fade. This has the advantage that no jerky or hard changes in the controller behavior are caused when changing between low and high speeds. The first value interval can range, for example, for speeds from 0 km/h to 60 km/h and the second value interval for speeds in a range from 80 km/h to the maximum speed, to name just one example.
Die Erfindung umfasst auch Weiterentwicklungen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes further developments that result in additional advantages.
Eine Weiterentwicklung berücksichtigt, dass nach dem Empfangen des Eingabesteuerwerts aus dem Trajektorienplaner die Entscheidung darüber, ob als Ausgabesteuerwert dieser Eingabesteuerwert des Trajektorienplaners oder der Ersatzsteuerwert des eigenen Planungsmoduls weitergeleitet oder ausgegeben werden soll, in vorteilhafter Weise nur mit geringer Verzögerung durchgeführt werden können soll. Eine Weiterentwicklung sieht hierzu vor, dass der Ersatzsteuerwert des jeweiligen Prüfzyklus zeitlich im Voraus berechnet wird, also zeitlich vor diesem Prüfzyklus erzeugt wird. Hierzu wird das Planungsmodul mit Dynamikdaten des Kraftfahrzeugs betrieben, die zeitlich in die Zukunft projiziert sind. Es kann also schon während des letzten oder vorangegangenen Prüfzyklus schon berechnet werden, welcher Ersatzsteuerwert für den nächsten Prüfzyklus verwendet werden soll. Hierzu können in dem vorangegangenen Prüfzyklus Dynamikdaten des Kraftfahrzeugs, beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit und/oder Gierrate, zugrunde gelegt werden, die auf denjenigen Zeitpunkt in die Zukunft projiziert sind, der dem Beginn des nachfolgenden Prüfzyklus oder dem Zeitpunkt der Entscheidung zwischen Eingabesteuerwert und Ersatzsteuerwert entspricht. Hierbei kann natürlich auch berücksichtigt werden, welcher Ausgabesteuerwert im vorangegangenen Prüfzyklus erzeugt wurde oder zugrunde gelegt wurde, sodass beim Projizieren in die Zukunft auch ein veränderter oder neu eingestellter Lenkwinkel und/oder eine veränderte oder neu eingestellte Fahrgeschwindigkeit berücksichtigt ist. Somit wird in dem jeweils aktuellen Prüfzyklus keine Zeit damit verloren, erst den Ersatzsteuerwert für diesen Prüfzyklus zu berechnen, da dieser bereits zu Beginn des Prüfzyklus mittels der Projektion der Dynamikdaten in die Zukunft im Voraus berechnet worden ist.A further development takes into account that after receiving the input control value from the trajectory planner, the decision as to whether this input control value of the trajectory planner or the substitute control value of the own planning module should be forwarded or output as the output control value should advantageously only be able to be carried out with a short delay. A further development provides for the replacement control value of the respective test cycle to be calculated in advance, i.e. generated before this test cycle. For this purpose, the planning module is operated with dynamic data from the motor vehicle, which is projected into the future. It can therefore already be calculated during the last or previous test cycle which substitute control value should be used for the next test cycle. For this purpose, dynamic data of the motor vehicle, for example the driving speed and/or yaw rate, can be used in the previous test cycle, which are projected into the future at the time that corresponds to the beginning of the subsequent test cycle or the time of the decision between input control value and substitute control value. Here Of course, it can also be taken into account which output control value was generated or used as a basis in the previous test cycle, so that a changed or newly set steering angle and / or a changed or newly set driving speed is also taken into account when projecting into the future. This means that no time is lost in the current test cycle in first calculating the replacement control value for this test cycle, since this has already been calculated in advance at the beginning of the test cycle by means of the projection of the dynamic data into the future.
Mehrere Weiterentwicklungen befassen sich mit der Frage, welche Zulässigkeitsbedingung zugrunde gelegt werden soll, um eine von dem Trajektorienplaner geplante Fahrtrajektorie als ungeeignet zu erkennen.Several further developments address the question of which admissibility condition should be used in order to recognize a travel trajectory planned by the trajectory planner as unsuitable.
Eine Weiterentwicklung berücksichtigt hierbei, dass stets sichergestellt werden sollte, dass bei Abbruch der automatisierten Fahrfunktion mindestens eine vorbestimmte Übernahmezeitdauer zum Übernehmen der Fahrzeugführung zur Verfügung stehen sollte. Eine solche Übernahmezeitdauer kann in einem Bereich von 1,5 Sekunden bis 10 Sekunden liegen, um nur Beispiele zu nennen. Bei dem Verfahren kann daher in einer digitalen Umgebungskarte zumindest ein Straßenrandverlauf und/oder zumindest ein Fahrbahnrandverlauf (bei einer mehrspurigen Straße) ermittelt werden und/oder in die Umgebungskarte eingetragen werden. Zusätzlich wird eine Kontur des Kraftfahrzeugs in die Umgebungskarte eingetragen. Eine solche Umgebungskarte kann eine grafische Repräsentation der Umgebung und der Kontur des Kraftfahrzeugs und/oder eine Repräsentation beispielsweise auf der Grundlage von mathematischen Graphen mit Knoten und Kanten umfassen. Es kann eine Umgebungskarte verwendet werden, wie sie an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Anhand der Umgebungskarte wird überprüft, innerhalb welcher Zeitdauer das Kraftfahrzeug dem Straßenrand und/oder Fahrbahnrand erreichen oder diesen schneiden würde, falls der aktuelle Eingabesteuerwert für alle zukünftigen Prüfzyklen als Ausgabesteuerwert ausgegeben würde. Mit anderen Worten wird auf Grundlage des empfangenen Eingabesteuerwerts aus der Trajektorienplanung eine Prognose oder Projektion in die Zukunft vorgenommen. Es wird überprüft, wie viel Zeit oder welche Zeitdauer verbleiben würde, bis das Kraftfahrzeug den Straßenrand oder Fahrbahnrand erreicht. Die Zulässigkeitsbedingung, die den Eingabesteuerwert als zulässig oder verwendbar klassifizieren würde, besagt in diesem Fall, dass die Zeitdauer größer als die besagte Übernahmezeitdauer zum Übergeben der Fahrzeugführung an den Fahrer ist. Es wird also nur ein solcher Eingabesteuerwert als zulässig erkannt, der dem Fahrer stets die Übernahmezeitdauer zur Verfügung stellt, um die Fahrzeugführung wieder zu übernehmen. Hierbei wird der aktuelle Eingabesteuerwert dahingehend berücksichtigt, dass beispielsweise eine Krümmung der aktuell gefahrenen Fahrtrajektorie, also ein aktueller Lenkeinschlag, beibehalten wird, also der Eingabesteuerwert auch für alle zukünftigen Prüfzyklen zugrundegelegt wird.A further development takes into account that it should always be ensured that if the automated driving function is canceled, at least a predetermined takeover time period should be available to take over control of the vehicle. Such a takeover time can range from 1.5 seconds to 10 seconds, to give just examples. In the method, at least one road edge course and/or at least one road edge course (in the case of a multi-lane road) can therefore be determined in a digital area map and/or entered into the area map. In addition, a contour of the motor vehicle is entered into the surrounding map. Such an environment map can include a graphical representation of the environment and the contour of the motor vehicle and/or a representation based, for example, on mathematical graphs with nodes and edges. An environment map can be used, as is known from the prior art. The environment map is used to check the period of time within which the motor vehicle would reach or intersect the edge of the road and/or road if the current input control value were output as the output control value for all future test cycles. In other words, a forecast or projection into the future is made based on the input control value received from the trajectory planning. It is checked how much time or what period of time would remain until the motor vehicle reaches the edge of the road or road. In this case, the admissibility condition that would classify the input control value as permissible or usable states that the time period is greater than the said takeover time period for handing over control of the vehicle to the driver. So only an input control value is recognized as permissible that always provides the driver with the takeover time period in order to take over control of the vehicle again. Here, the current input control value is taken into account in such a way that, for example, a curvature of the currently driven travel trajectory, i.e. a current steering angle, is maintained, i.e. the input control value is also used as a basis for all future test cycles.
Falls der Trajektorienplaner eine Fahrtrajektorie plant, die in weniger als der Übernahmezeitdauer zu einer Berührung des Fahrbahnrandes oder Straßenrandes führen würde, so sollte der Ersatzsteuerwert verwendet werden. Eine Weiterentwicklung hierzu sieht vor, dass durch die Prozessorschaltung für den Fall, dass erkannt wird, dass die Zeitdauer kleiner als die Übernahmezeitdauer ist, überprüft wird, welcher von dem Eingabesteuerwert des Trajektorienplaners und dem Ersatzsteuerwert des Planungsmoduls bei dessen hypothetischer Verwendung für die zukünftigen Planungszyklen zu einer längeren Zeitdauer führt, bis der Fahrbahnrand erreicht ist. Es wird also überprüft, welcher der beiden verwendbaren Steuerwerte (Eingabesteuerwert und Ersatzsteuerwert) mehr Zeit für die Übernahme erlaubt oder übrig lässt. Dieser Steuerwert wird dann als Ausgabesteuerwert verwendet. Hierdurch wird die zur Verfügung stehende oder verbleibende Übernahmezeit maximiert.If the trajectory planner plans a travel trajectory that would result in contact with the edge of the road or road in less than the takeover time, the replacement control value should be used. A further development of this provides that, in the event that it is recognized that the time period is smaller than the takeover time period, the processor circuit checks which of the input control value of the trajectory planner and the substitute control value of the planning module in its hypothetical use for the future planning cycles a longer period of time until the edge of the road is reached. It is therefore checked which of the two usable control values (input control value and replacement control value) allows more time for the transfer or leaves more time. This control value is then used as the output control value. This maximizes the available or remaining transfer time.
Eine zusätzliche oder alternative Zulässigkeitsbedingung umfasst, dass sich durch den Eingabesteuerwert eine Krümmung und/oder eine Krümmungsänderung der Fahrlinie des Kraftfahrzeugs ergeben muss, die innerhalb eines jeweiligen vorbestimmten Werteintervalls liegt. Mit anderen Worten kann der Fachmann Werteintervalle vorgeben, innerhalb welchen die Krümmung und/oder Krümmungsänderung liegen soll. Die hierbei zugrunde gelegte Fahrlinie des Fahrzeugs kann sich beispielsweise auf die Bewegung oder Trajektorie des Fahrzeugschwerpunkts und/oder eines geometrischen Mittelpunkts des Kraftfahrzeugs beziehen. Beim Ermitteln, welche Krümmung und/oder Krümmungsänderung sich in Abhängigkeit von dem Eingabesteuerwert ergibt, wird bevorzugt auch eine Mechanik des Lenkgestänges (beispielsweise eine Torsionsverhalten) und/oder eine Fahrwerksdynamik (beispielsweise das Verhalten oder eine Charakteristik der Schwingungsdämpfer) berücksichtigt, um zu ermitteln, welche Auswirkung der Eingabesteuerwert auf die tatsächlich sich ergebende Fahrlinie bezüglich der Straße ergibt. Hierzu kann ein Modell des Kraftfahrzeugs, beispielsweise das an sich bekannte Einspurmodell, zugrunde gelegt werden. Die Werteintervalle können in der Prozessorschaltung in einem jeweiligen Speicher hinterlegt sein. Somit kann ein Fachmann durch Festlegen oder Einstellen der Werteintervalle in der Prozessorschaltung durch das Prüfmodul festlegen oder sicherstellen, dass sich bei Verwendung des Trajektorienplaners dennoch keine Fahrlinien ergeben, die eine Krümmung und/oder Krümmungsänderung außerhalb der durch die Werteintervalle gegebenen zulässigen Werte ergibt.An additional or alternative admissibility condition includes that the input control value must result in a curvature and/or a change in curvature of the driving line of the motor vehicle that lies within a respective predetermined value interval. In other words, the person skilled in the art can specify value intervals within which the curvature and/or change in curvature should lie. The driving line of the vehicle used here can, for example, relate to the movement or trajectory of the vehicle's center of gravity and/or a geometric center of the motor vehicle. When determining which curvature and/or change in curvature results depending on the input control value, a mechanics of the steering linkage (for example torsional behavior) and/or chassis dynamics (for example the behavior or a characteristic of the vibration dampers) is preferably also taken into account in order to determine what effect the input control value has on the actually resulting driving line with respect to the road. For this purpose, a model of the motor vehicle, for example the known single-track model, can be used as a basis. The value intervals can be stored in a respective memory in the processor circuit. Thus, by defining or adjusting the value intervals in the processor circuit through the test module, a person skilled in the art can determine or ensure that when using the trajectory planner, no driving lines arise that are Curvature and/or change in curvature results outside the permissible values given by the value intervals.
Um den Abstand des Kraftfahrzeugs zur Fahrbahnmitte zu ermitteln, kann beispielsweise die Geoposition des Kraftfahrzeugs einerseits und der Fahrbahnmittenverlauf aus einer digitalen Straßenkarte andererseits ermittelt werden. Die Geoposition des Kraftfahrzeugs kann in an sich bekannter Weise auf der Grundlage eines Empfängers eines Positionssignals eines GNSS (Global Navigation Satellite System), beispielsweise des GPS (Global Positioning System) ermittelt werden. Eine zusätzliche oder alternative Weiterentwicklung hierzu sieht vor, dass der Fahrbahnmittenverlauf durch Umfeldsensordaten ermittelt oder signalisiert wird. In der eingangs beschriebenen Weise kann anhand von Umweltsensordaten, beispielsweise Kameradaten, mittels einer Computer-Vision-Verarbeitung dieser Umfeldsensordaten ermittelt werden, wo sich Fahrbahnmarkierungen und/oder Fahrbahnränder in Relation zum Kraftfahrzeug befinden. Hierbei ist man darauf angewiesen, dass mittels der Umfeldsensordaten die Fahrbahnmarkierungen sichtbar sind. Dies kann beispielsweise bei Starkregen oder Nebel oder bei Schnee unsicher sein. Für den Fall, dass für einen der Prüfzyklen die Signalisierung des Fahrbahnmittenverlaufs aussetzt, also keine Fahrbahnränder in den Umfeldsensordaten detektierbar sind, aus denen der Fahrbahnmittenverlauf berechnet werden könnte, wird ein Ausgabesteuerwert aus einem der vorangegangenen Prüfzyklen oder aus dem unmittelbar vorangegangenen Prüfzyklus noch einmal ausgegeben. Ist also keine Signalisierung des Fahrbahnverlaufs oder der Fahrbahnmitte gegeben, so wird der letzte gültige Ausgabesteuerwert noch einmal ausgegeben. Hierdurch ist sichergestellt, dass auch in dem beschriebenen Fall einer fehlenden Signalisierung des Fahrbahnmittenverlaufs ein Ersatzsteuerwert zur Verfügung steht.In order to determine the distance of the motor vehicle to the center of the road, for example, the geoposition of the motor vehicle can be determined on the one hand and the center of the road from a digital road map on the other hand. The geoposition of the motor vehicle can be determined in a manner known per se based on a receiver of a position signal from a GNSS (Global Navigation Satellite System), for example the GPS (Global Positioning System). An additional or alternative development to this provides that the center of the road is determined or signaled by environmental sensor data. In the manner described above, environmental sensor data, for example camera data, can be used to determine where road markings and/or road edges are located in relation to the motor vehicle using computer vision processing of these environmental sensor data. This requires that the road markings are visible using the surrounding sensor data. This can be unsafe, for example, in heavy rain or fog or in snow. In the event that the signaling of the road center profile is interrupted for one of the test cycles, i.e. no road edges can be detected in the surrounding sensor data from which the road center profile could be calculated, an output control value from one of the previous test cycles or from the immediately preceding test cycle is output again. If there is no signaling of the course of the road or the center of the road, the last valid output control value is output again. This ensures that a replacement control value is available even in the case described where there is no signaling of the center of the road.
Falls anstelle des Eingabesteuerwerts der Ersatzsteuerwert verwendet wird, um einen Ausgabesteuerwert für die Fahrzeugbewegungssteuerung zu erhalten, bedeutet dies, dass der Trajektorienplaner einen Eingabesteuerwert geliefert hat, der die zumindest eine Zulässigkeitsbedingung verlässt. In diesem Fall ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass ein Übernahmehinweis an den Fahrer des Kraftfahrzeugs ausgegeben wird, also der Fahrer aufgefordert wird, die Fahrzeugführung anstelle des Trajektorienplaners und der Fahrzeugbewegungssteuerung zu übernehmen. Zusätzlich oder alternativ dazu wird eine Übernahmeprozedur zum Übergeben der Fahrzeugführung an den Fahrer gestartet. Mit anderen Worten wird ein Automatismus oder eine Logik ausgeführt oder angestoßen, die sicherstellt oder die bewirkt, dass der Fahrer die Fahrzeugführung übernimmt. Da bis dahin sichergestellt ist, dass die Übernahmezeitdauer zur Verfügung steht, ist dies der günstigste Zeitpunkt, um die Fahrzeugführung abzugeben, da noch ein ausreichend großes Zeitintervall oder eine ausreichend große Zeitdauer zur Verfügung steht, ohne dass beispielsweise ein Nothaltemanöver eingeleitet werden muss.If the substitute control value is used instead of the input control value to obtain an output control value for the vehicle motion control, this means that the trajectory planner has provided an input control value that leaves the at least one admissibility condition. In this case, according to a further development, it is provided that a takeover notice is issued to the driver of the motor vehicle, i.e. the driver is asked to take over the vehicle control instead of the trajectory planner and the vehicle movement control. Additionally or alternatively, a takeover procedure for handing over control of the vehicle to the driver is started. In other words, an automatism or logic is executed or triggered that ensures or causes the driver to take over control of the vehicle. Since it is ensured by then that the takeover time period is available, this is the most favorable time to hand over control of the vehicle, since a sufficiently large time interval or a sufficiently large period of time is still available without, for example, an emergency stopping maneuver having to be initiated.
Für Anwendungsfälle oder Anwendungssituationen, die sich bei dem Verfahren ergeben können und die hier nicht explizit beschrieben sind, kann vorgesehen sein, dass gemäß dem Verfahren eine Fehlermeldung und/oder eine Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung ausgegeben und/oder eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.For use cases or application situations that may arise with the method and that are not explicitly described here, it can be provided that an error message and/or a request to enter user feedback and/or a standard setting and/or a predetermined one can be issued according to the method Initial state is set.
Um das Verfahren durchzuführen, ist durch die Erfindung auch eine Steuereinheit oder ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt. Diese Steuereinheit weist die besagte Prozessorschaltung auf, die dazu eingerichtet ist, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Die Prozessorschaltung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessorschaltung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessorschaltung gespeichert sein.In order to carry out the method, the invention also provides a control unit or a control device for a motor vehicle. This control unit has said processor circuit, which is set up to carry out an embodiment of the method according to the invention. For this purpose, the processor circuit can have at least one microprocessor and/or at least one microcontroller and/or at least one FPGA (Field Programmable Gate Array) and/or at least one DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the processor circuit can have program code that is designed to carry out the embodiment of the method according to the invention when executed by the processor device. The program code can be stored in a data memory of the processor circuit.
Die Erfindung umfasst als weitere Lösung schließlich das beschriebene Kraftfahrzeug mit dem Trajektorienplaner zum Erzeugen von Eingabesteuerwerten und der Fahrzeugbewegungssteuerung zum automatisierten Führen des Kraftfahrzeugs. Der Trajektorienplaner steuert aber nicht direkt die Fahrzeugbewegungssteuerung mittels der Eingabesteuerwerte, sondern der Trajektorienplaner ist mit der Fahrzeugbewegungssteuerung über eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Steuereinheit gekoppelt. Der Trajektorienplaner und/oder die Bewegungssteuerung können auch auf derselben Prozessorschaltung wie das beschriebene Prüfmodul der Steuereinheit implementiert sein. Mit anderen Worten ist dann der Trajektorienplaner über das Prüfmodul der Steuereinheit mit der Fahrzeugbewegungssteuerung gekoppelt. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.As a further solution, the invention finally includes the described motor vehicle with the trajectory planner for generating input control values and the vehicle movement control for automated driving of the motor vehicle. However, the trajectory planner does not directly control the vehicle movement control using the input control values, but rather the trajectory planner is coupled to the vehicle movement control via an embodiment of the control unit according to the invention. The trajectory planner and/or the motion control can also be implemented on the same processor circuit as the described test module of the control unit. In other words, the trajectory planner is then coupled to the vehicle movement control via the test module of the control unit. The motor vehicle according to the invention is preferably designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car or truck, or as a passenger bus or motorcycle.
Als eine weitere Lösung umfasst die Erfindung auch ein computerlesbares Speichermedium, umfassend Programmcode, der bei der Ausführung durch einen Computer oder einen Computerverbund diesen veranlassen, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Das Speichermedium kann z.B. zumindest teilweise als ein nicht-flüchtiger Datenspeicher (z.B. als eine Flash-Speicher und/oder als SSD - solid state drive) und/oder zumindest teilweise als ein flüchtiger Datenspeicher (z.B. als ein RAM - random access memory) bereitgestellt sein. Das Speichermedium kann in der Prozessorschaltung in deren Datenspeicher realisiert sein. Das Speichermedium kann aber auch beispielsweise als sogenannter Appstore-Server im Internet betrieben sein. Durch den Computer oder Computerverbund kann eine Prozessorschaltung mit zumindest einem Mikroprozessor bereitgestellt sein. Der Programmcode können als Binärcode oder Assembler und/oder als Quellcode einer Programmiersprache (z.B. C) und/oder als Programmskript (z.B. Python) bereitgestellt sein.As a further solution, the invention also includes a computer-readable storage medium comprising program code which, when executed by a computer or a computer network, causes it to carry out an embodiment of the method according to the invention. The storage medium can, for example, be provided at least partially as a non-volatile data storage (e.g. as a flash memory and/or as an SSD - solid state drive) and/or at least partially as a volatile data storage (e.g. as a RAM - random access memory). . The storage medium can be implemented in the processor circuit in its data memory. The storage medium can also be operated on the Internet as a so-called app store server, for example. The computer or computer network can provide a processor circuit with at least one microprocessor. The program code can be provided as binary code or assembler and/or as source code of a programming language (e.g. C) and/or as a program script (e.g. Python).
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.The invention also includes the combinations of the features of the described embodiments. The invention therefore also includes implementations that each have a combination of the features of several of the described embodiments, provided that the embodiments have not been described as mutually exclusive.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs; -
2 eine Steuereinheit, wie sie indem Kraftfahrzeug von 1 bereitgestellt sein kann; -
3 eine Skizze zur Veranschaulichung einer Umgebungskarte, in welcher ein Fahrbahnrandverlauf und eine Kontur des Kraftfahrzeugs kartographiert sind; -
4 ein Diagramm mit schematisierten Verläufen einer Abfolge von Eingabesteuerwerten und Ersatzsteuerwerten für mehrere Prüfzyklen; -
5 eine Skizze zur Veranschaulichung von Parametern eines Reglers der Steuereinheit von2 ; -
6 ein Diagramm mit einem schematisierten Verlauf eines Gewichtungsfaktors für eine Überblendfunktion des Reglers.
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1 a schematic representation of an embodiment of the motor vehicle according to the invention; -
2 a control unit as found in themotor vehicle 1 can be provided; -
3 a sketch to illustrate an area map in which a road edge and a contour of the motor vehicle are mapped; -
4 a diagram with schematic progressions of a sequence of input control values and substitute control values for several test cycles; -
5 a sketch to illustrate parameters of a controller of the control unit2 ; -
6 a diagram with a schematic progression of a weighting factor for a fade function of the controller.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.The exemplary embodiments explained below are preferred embodiments of the invention. In the exemplary embodiments, the described components of the embodiments each represent individual features of the invention that are to be considered independently of one another and which also further develop the invention independently of one another. Therefore, the disclosure is intended to include combinations of the features of the embodiments other than those shown. Furthermore, the described embodiments can also be supplemented by further features of the invention that have already been described.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.In the figures, the same reference numerals designate functionally identical elements.
In dem Kraftfahrzeug 10 kann eine automatisierte Fahrfunktion 11 bereitgestellt sein, die ohne ein Zutun eines Fahrers Ausgabesteuerwerte 12 erzeugen kann, die eine Fahrzeugbewegungssteuerung 13 ansteuern, damit diese eine Aktuatorik 14 des Kraftfahrzeugs dahingehend steuert, dass eine Querführung (Lenken) und/oder Längsführung (Beschleunigen und/oder Bremsen) des Kraftfahrzeugs 10 durch die Fahrzeugbewegungssteuerung 13 durchgeführt wird. Eine andere Bezeichnung für eine Fahrzeugbewegungssteuerung ist auch VMM (Vehicle Motion Management).An
Die Ausgabesteuerwerte 12 können durch die Fahrfunktion 11 zyklisch erzeugt werden, beispielsweise in einer Periodendauer in einem Bereich von 5 Millisekunden bis 50 Millisekunden, um nur Beispiele zu nennen. Somit ergeben sich einzelne Steuerzyklen, die jeweils einer Periode der periodischen Ausgabe der Ausgabesteuerwerte 12 entsprechen.The output control values 12 can be generated cyclically by the driving
Die Fahrfunktion 11 kann die Ausgabesteuerwerte 12 auf der Grundlage von zumindest einem Umgebungssensor oder Umfeldsensor 16 des Kraftfahrzeugs 10 ermitteln. Der zumindest eine Umfeldsensor 16 kann eine Ausgabeschicht 17 aufweisen, durch welche Ausgabeschnittstellen 18, 19 realisiert sein können. Hierbei können unterschiedliche Ausgabeschnittstellen 18, 19 mit einer unterschiedlichen Ausfallsicherheit gemäß dem ASIL-Standard (Automotive Safety Integrity Level) realisiert sein. Dargestellt ist, dass eine Ausgabeschnittstelle 18 den niedrigsten Integritätslevel QM, eine andere Ausgabeschnittstelle 19 den Integritätslevel B (ASIL B) aufweisen kann.The driving
Die Fahrfunktion11 kann durch eine Prozessorschaltung P bereitgestellt sein. Die Prozessorschaltung P kann Bestandteil einer Steuereinheit 20 sein, die beispielsweise als ECU (Electronic Control Unit) realisiert sein kann. Innerhalb der Fahrfunktion 11 kann ein Trajektorienplaner 21 bereitgestellt sein, der auf Grundlage von Umfeldsensordaten 22 aus der Ausgabeschnittstelle 18 mittels einer Prozessierungsschicht 23 Steuerwerte für die Fahrzeugbewegungssteuerung 13 erzeugen kann, die hier als Eingabesteuerwerte 24 dargestellt sind. Die Umfeldsensordaten 22 können über eine Eingabeschicht 25 durch eine Eingabeschnittstelle 26 des Trajektorienplaners 21 empfangen werden, die Eingabesteuerwerte 24 können über eine Ausgabeschicht 27 an einer Ausgabeschnittstelle 28 ausgegeben werden. Der Trajektorienplaner 21 kann einen Planungsalgorithmus 29 nutzen, der beispielsweise auch einen Fahrkomfort berücksichtigen kann. Insgesamt muss der Planungsalgorithmus 29 lediglich den Integritätslevel QM erfüllen.The driving
Der Trajektorienplaner 21 und die Fahrzeugbewegungssteuerung 13 können bei dem Kraftfahrzeug 10 über die Steuereinheit 20 mittels eines Prüfmoduls 30 gekoppelt sein. Das Prüfmodul 30 kann an einer Empfangsschnittstelle 31 die Eingabesteuerwerte 24 empfangen. Zusätzlich können an einer Eingabeschnittstelle 32 Umfeldsensordaten 33 empfangen werden, die aus der Ausgabeschnittstelle 19 mit dem höheren Integritätslevel B aus dem zumindest einen Umfeldsensor 16 empfangen werden können.The
Insgesamt kann das Prüfmodul 30 mit dem Integritätslevel B (ASIL-B) implementiert sein. Um diesen Integritätslevel auch für die Ausgabesteuerwerte 12 sicherzustellen, kann durch das Prüfmodul 30 eine Überprüfung des Eingabesteuerwerts 24 aus dem Trajektorienplaner 21 mit dem niedrigeren Integritätslevel QM vorgesehen sein.Overall, the
Hierzu kann das Prüfmodul 30 ein eigenes Planungsmodul 40 aufweisen, das in einer Verarbeitungsschicht oder Prozessierungsschicht 41 mit Programminstruktionen 44 für jeden Steuerzyklus im Rahmen einer Prüfung, durch welche sich ein Prüfzyklus 42 für jeden Eingabesteuerwert 24 ergibt, einen Ersatzsteuerwert 43 bereitstellen (Prüfzyklus 42), der in einer Überprüfung durch das Prüfmodul 30 als Ersatz für den Eingabesteuerwert 24 bereitgehalten wird. Der Eingabesteuerwert 24 muss hierzu in dem dargestellten Beispiel zwei Zulässigkeitsbedingungen 46, 47 erfüllen, die im Weiteren noch erläutert werden.For this purpose, the
Um hierbei den Integritätslevel B sicherzustellen, kann des Weiteren eine Sicherheitslogik 50 vorgesehen sein, die im Weiteren hier nicht beschrieben werden muss, um die hier beschriebene Idee zu verstehen.In order to ensure integrity level B, a
Auf der Grundlage der Umfeldsensordaten 33 kann eine Signalisierung eines Fahrbahnmittenverlaufs 51 bereitgestellt werden, der einen Verlauf oder eine Geometrie der Fahrbahnmittellinie der aktuell vom Kraftfahrzeug 10 befahrenen Fahrbahn signalisiert.Based on the
Für jeden Prüfzyklus 42 kann durch das Prüfmodul 30 entschieden werden, ob der empfangene Eingabesteuerwert 24 oder der durch das eigene Planungsmodul 40 ermittelte Ersatzsteuerwert 43 als Ausgabesteuerwert 12 ausgegeben wird. Der ausgewählte Steuerwert (Eingabesteuerwert 24 oder Ersatzsteuerwert 43) kann über eine Ausgabeschicht 52 an einer Ausgabeschnittstelle 53 ausgegeben werden, über welche die Steuereinheit 20 mit der Fahrzeugbewegungssteuerung 13 gekoppelt sein kann.For each
Im Folgenden ist das Prüfmodul 30 mit seinem eigenen Planungsmodul 40 noch einmal genauer beschrieben.The
Dargestellt ist, wie der Eingabesteuerwert 24 durch das Prüfmodul 30 empfangen werden kann. Zusätzlich können in der beschriebenen Weise die Umfeldsensordaten 33 und die Auswertung 60 des Fahrbahnmittenverlaufs 51 vorgesehen sein.It is shown how the
Für den Prüfzyklus 42 empfangenen Eingabesteuerwert 24 kann als erste Zulässigkeitsbedingung 46 vorgesehen sein, dass eine sich durch den Eingabesteuerwert 24 ergebende Krümmung einer Fahrlinie des Kraftfahrzeugs 10 auf der Fahrbahn und/oder eine Krümmungsänderung der Fahrlinie in einem jeweiligen vorgegebenen Werteintervall 61, 62 liegt. Ergibt sich für den aktuellen Eingabesteuerwert 24, dass die daraus resultierende Krümmung der Fahrlinie in dem Werteintervall 61 beziehungsweise die Krümmungsänderung in dem Werteintervall 62 liegt, so ist die Zulässigkeitsbedingung 46 erfüllt (symbolisiert durch ein Plussymbol), andernfalls, falls mindestens ein Werteintervall 61, 62 nicht erreicht wird, ist die Zulässigkeitsbedingung 46 verletzt (symbolisiert durch ein Minuszeichen).For the
Bei erfüllter Zulässigkeitsbedingung 46 kann die Zulässigkeitsbedingung 47 überprüft werden. Die Zulässigkeitsbedingung 47 kann angeben, dass eine Zeitdauer T bis zum Erreichen eines Fahrbahnrands größer als eine vorgegebene Übergabezeitdauer 64 sein muss, wie dies im Weiteren noch im Zusammenhang mit
Für den aktuellen Prüfzyklus 42 kann durch das Planungsmodul 40 ein Ersatzsteuerwert 43 und zusätzlich ein weiterer Ersatzsteuerwert 43' bereitgestellt werden, die insgesamt als Ersatzsteuerwerte gesehen werden können, da lediglich einer der beiden Ersatzsteuerwerte 43, 43' pro Prüfzyklus 42 zur Verfügung steht.For the
Der Ersatzsteuerwert 43 kann durch einen Regler 66 berechnet werden für den Fall, dass der Fahrbahnmittenverlauf 51 aus den Umfeldsensordaten 33 ermittelt werden konnte (symbolisiert durch ein Pluszeichen). Ist dagegen für den aktuellen Prüfzyklus 42 kein Fahrbahnmittenverlauf 51 verfügbar (symbolisiert durch ein Minuszeichen), so kann als der Ersatzsteuerwert 43' der Ausgabesteuerwert 12' des vorangegangenen Prüfzyklus ausgewählt werden.The
Ist dagegen der Fahrbahnmittenverlauf 51 für den Betrieb des Reglers 66 verfügbar, so kann der Regler 66, beispielsweise als PID-Regler, eine Regelung mittels des Ersatzsteuerwerts 43 durchführen, wie sie im weiteren Zusammenhang mit
Für den Fall, dass die Zulässigkeitsbedingung 46 durch den Eingabesteuerwert 24 verletzt ist, kann in einem Block 67 entschieden werden, dass der Ersatzsteuerwert 43 als Ausgabesteuerwert 12 zu verwenden ist. Zusätzlich kann ein Hinweissignal 68 erzeugt werden, durch welches der Fahrer zur Übernahme der Fahraufgabe und/oder eine entsprechenden Übergabeprozedur eingeleitet wird.In the event that the
Ist die Zulässigkeitsbedingung 47 verletzt, so kann in einem Block 69 ein Vergleich 70 des Eingabesteuerwerts 24 einerseits und des Ersatzsteuerwerts 43 andererseits daraufhin vorgenommen werden, für welchen der beiden Steuerwerte sich die längere Zeitdauer bis zum Erreichen des Fahrbahnrands oder des Straßenrands ergibt. Dieser Steuerwert wird dann als Ausgabesteuerwert 12 an die Fahrzeugbewegungssteuerung 13 ausgegeben. Des Weiteren kann das besagte Hinweissignal 68 erzeugt werden.If the
Ist kein Fahrbahnmittenverlauf 51 verfügbar, so kann in einem Block 71 der besagte letzte Ausgabesteuerwert 12' aus dem vorangegangenen Prüfzyklus als Ausgabesteuerwert 12 an die Fahrzeugbewegungssteuerung 13 ausgegeben werden. Zusätzlich kann das Hinweissignal 68 erzeugt werden.If no
Hier dargestellt ist, dass für das Kraftfahrzeug 10 das sogenannte Einspurmodell 101 zugrunde gelegt werden kann.It is shown here that the so-called single-
Dargestellt sind des Weiteren folgende Größen, die bei Bedarf mit den im Kraftfahrzeug verfügbaren Sensoren gemessen bzw. aus einer Straßenverlaufskarte ausgelesen werden können und die z.B. dem an sich bekannten Einspurmodell entnommen werden können, das in der
Daraus kann als eine beispielhafte Implementierung der Regler 66 mit folgenden Kinematikgleichungen bereitgestellt werden:
Vernachlässigt man den Schwimmwinkel, kann geschrieben werden:
Als beispielhafte, geeignete Werte haben sich erwiesen:
Mittels dieser Differentialgleichungen kann in bekannter Weise ein Regelalgorithmus implementiert werden.A control algorithm can be implemented in a known manner using these differential equations.
Ein anderer Regler 66, der den Abstand r zu Null regelt, kann aus dem Stand der Technik entnommen werden.Another
Eine Kompensation für den Fall, dass v=0 beträgt, kann in an sich bekannter Weise erfolgen, z.B. durch Deaktivieren des Reglers.Compensation for the case that v=0 can be done in a manner known per se, for example by deactivating the controller.
Insgesamt zeigen die Beispiele, wie ein automatisiertes, freihändiges Fahren mit Sicherstellung einer Mindest-Übergabezeitdauer bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how automated, hands-free driving can be provided while ensuring a minimum handover time.
Claims (9)
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