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Diese
Anmeldung ist eine Continuation-In-Part-Anmeldung der US 11/207,168,
die am 18. August 2005 eingereicht wurde und den Titel "SYSTEM FOR AND METHOD
OF DETECTING A COLLISION AND PREDICTING A VEHICLE PATH" trägt, deren
Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme vollständig mit eingeschlossen
ist und die an den Inhaber der vorliegenden Erfindung übertragen
wurde. Die vorliegende Anmeldung und die Prioritätsanmeldung enthalten sich überschneidende,
aber beanspruchen verschiedene Gegenstände.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Aktivsicherheitsanwendungen und Echtzeit-Fahrzeugverfolgungssysteme
und insbesondere ein verbessertes System zum Ermitteln eines Abweichens
eines Host-Fahrzeugs von einem kongruenten Pfad in Bezug auf mindestens
ein fahrendes entferntes Fahrzeug.
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2. Hintergrund
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Es
ist seit langem erwünscht,
das Verfolgen eines zurückliegenden
Fahrzeugs in verschiedenen Situationen zu vereinfachen, wie beispielsweise
bei Nacht-, Wegleitungs-, Sicherheits- oder Kolonnenszenarien. Aktivsicherheitsanwendungen
und Verfolgungssysteme wurden entwickelt, um dabei zu helfen, eine
Verkehrsbewegung zwischen Beförderungseinrichtungen,
wie beispielsweise Booten, Kraftfahrzeugen und Luftfahrzeugen, zu überwachen.
Diese herkömmlichen
Anwendungen und Systeme beruhen typischerweise auf der Fähigkeit,
die genaue relative Positionierung und vorhersagbare Fahrverläufe von
Host-Fahrzeugen und Umgebungsfahrzeugen vorherzusagen, um eine Fahrzeugpositionierung/-verfolgung
bereitzustellen. Um diese Aufgaben zu erreichen, nähert der
derzeitige Stand der Technik Nutzeingaben von einer Vielfalt von
externen Fahrzeugsensoren an, die Umgebungsfahrzeuge detektieren
und ihren relativen Bereich, die Änderungsbereichsrate und die
Fahrtrichtung berechnen. Die Sensoreingaben werden dann durch einen
Controller verwendet, um einen projizierten Pfad zu ermitteln oder
um das Host- oder entfernte Fahrzeug vor einem vorbestimmten Ereignis
zu warnen.
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Obwohl
diese multisensorbasierten Systeme häufig verwendet werden, bringen
sie allgemeine Probleme und Leistungsschwächen mit sich. Um z.B. eine
Dreihundertsechzig-Grad-Detektion bereitzustellen, sind zahlreiche
Sensoren erforderlich, was die gesamten Produkt- und Reparaturkosten
des Fahrzeugs erheblich erhöht.
Die zahlreichen Sensoren sind aufgrund der zusätzlichen Komplexität, die mit
dem Interpretieren und Zusammenbringen der Sensoreingaben in den
Endentscheidungsfällungsalgorithmen
einhergeht, unzuverlässig.
Ferner erhöht
die Komplexität
dieser herkömmlichen
Systeme die mit Fortbildungen, der Herstellung und dem Entwurf in
Verbindung stehenden Arbeitskosten.
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Der
Betrieb dieser Systeme ist auch aufgrund der unflexiblen fahrzeugspezifischen
Ausgestaltungen beschränkt.
Ein Hauptproblem ist, dass diese Systeme durch die Fähigkeiten
der Sensoren beschränkt
sind. Zusätzlich
wird die eigentliche Sensorleistung auch durch zunehmend komplexe
und überbelastete
Fahrzeugkommunikationsnetzwerke beeinflusst.
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Bei
dieser Ausgestaltung verwendet jeder separat arbeitende Sensor,
der eine elektrische Steuereinheit darstellt, eine verfügbare Bandbreite
für eine
Zwischenknotenkommunikation, so dass die notwendige Bandbreite und
Verarbeitungsfähigkeit
um so größer werden,
je mehr Sensoren verwendet werden. Wenn Baud-Raten oder die Kapazität nicht
mehr ausreichen, kann ein Ansammeln von Sensoreingängen eine schlechte
Leistung oder das Versagen des herkömmlichen Systems verursachen.
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Mittlerweile
wurden Systeme für
eine Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation
(V2V-Kommunikationssysteme von Vehicle-to-Vehicle communication
systems) entwickelt, um fahrzeuginterne Daten an Fahrzeuge mit V2V-Ausstattung
innerhalb der Betriebsreichweite des Kommunikationssystems weiterzuleiten.
Diese V2V-Systeme setzen typischerweise eine von verschiedenen herkömmlichen
Nahbereichskommunikationstechnologien ein, wie beispielsweise Hochfrequenz
(HF) oder ein lokales Nahbereichsfunknetzwerk, um ihre Nachrichten
zu übermitteln.
Obwohl herkömmliche
V2V-Kommunikationssysteme oftmals in dem Intra-Fahrzeug-Kommunikationsnetzwerk miteinander
verbunden sind, das die Aktivsicherheitsanwendung umfasst, und typischerweise
einen größeren Bereich
als den Sensorbereich bereitstellen, sind sie nicht zur Verwendung
für präventive
Verfolgungslösungen
geeignet. Stattdessen enttäuscht
die V2V-Funktionalität
in dieser Hinsicht, wenn ein fehlgeleitetes zurückliegendes Fahrzeug den gewünschten
Pfad verlässt
und sich aus dem Sensorverfolgungsbereich entfernt.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Bei
der vorliegenden Erfindung werden ein System und ein Verfahren zum
Ermitteln eines Abweichens von einem kongruenten Pfad, wie beispielsweise
eines Spurwechsels, durch ein zurückliegendes Fahrzeug beschrie ben.
Das erfinderische System beruht vorzugsweise auf mehreren Positionskoordinaten,
Giergeschwindigkeiten und Fahrtrichtungen für ein Host-Fahrzeug und mindestens ein entferntes
Fahrzeug, um ein relatives Gieren, einen seitlichen Abstand und
Fahrtrichtungsdiskrepanzen für
das Host-Fahrzeug zu ermitteln. Das erfinderische System verwendet
trigonometrische Beziehungen und eine Extrapolation zwischen aufeinander
folgenden Punkten innerhalb einer Messzeitdauer, wobei die Positionskoordinaten,
die Giergeschwindigkeit und die Fahrtrichtung der Fahrzeuge an jedem
Punkt ermittelt werden.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfolgungssystem,
das zur Verwendung bei einem fahrenden Host-Fahrzeug geeignet ist,
das von mindestens einem fahrenden entfernten Fahrzeug, welches
dem Host-Fahrzeug vorausfährt,
beabstandet ist und kommunikativ mit diesem gekoppelt ist. Das System
umfasst eine Lokalisierereinrichtung für ein entferntes Fahrzeug,
die ausgestaltet ist, um für
mindestens eine Zeitdauer für
das mindestens eine entfernte Fahrzeug Sätze von Koordinaten einer momentanen
Position und Wegkoordinaten zu ermitteln und zu veranlassen, dass
diese gespeichert werden. Ein Sensor eines entfernten Fahrzeugs
ist ausgestaltet, um für
mindestens eine Zeitdauer einen Datenwert eines Zustands, der das entfernte
Fahrzeug betrifft, an jeder der gespeicherten Positionen des entfernten
Fahrzeugs zu ermitteln und zu veranlassen, dass dieser gespeichert
wird. Eine Host-Fahrzeug-Lokalisierereinrichtung
ist umfasst und ausgestaltet, um für das Host-Fahrzeug für mindestens eine Zeitdauer
Sätze von
Koordinaten einer momentanen Position und Wegkoordinaten zu ermitteln
und zu veranlassen, dass diese gespeichert werden, während ein Host-Fahrzeug-Sensor ähnlich ausgestaltet
ist, um an der momentanen Position des Host-Fahrzeugs für mindestens eine Zeitdauer
Datenwerte des Zustands, der das Host-Fahrzeug betrifft, zu ermitteln
und zu veranlassen, dass diese gespeichert werden.
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Schließlich ist
ein erfinderischer Host-Fahrzeug-Controller kommunikativ mit den
Einrichtungen und Sensoren gekoppelt und ausgestaltet, um die Koordinaten
der momentanen Position und Wegkoordinaten der Host- und entfernten
Fahrzeuge zu vergleichen, um die relative Positionierung der Fahrzeuge
zu ermitteln. Der Controller ist ferner ausgestaltet, um den Datenwert
der momentanen Position des Host-Fahrzeugs mit den gespeicherten
Datenwerten des entfernten Fahrzeugs an den beiden nächstgelegenen
Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs in Bezug auf die momentane
Position des Host-Fahrzeugs zu vergleichen, wenn das entfernte Fahrzeug
dem Host-Fahrzeug vorausfährt,
um unabhängig
eine Datendiskrepanz zu ermitteln. Der Controller ist ferner ausgestaltet,
um die Diskrepanz mit einem Schwellenwert zu vergleichen, um ein
Abweichen von einem kongruenten Pfad durch das Host-Fahrzeug zu
ermitteln, wobei die Daten, die Diskrepanz und der Schwellenwert
kooperativ ausgestaltet sind, um das Abweichen von dem kongruenten
Pfad durch das Host-Fahrzeug
anzuzeigen.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Detektieren des Abweichens von dem Pfad eines fahrenden Host-Fahrzeugs durch ein
kommunikativ gekoppeltes kongruent fahrendes entferntes Fahrzeug.
Das Verfahren umfasst die Schritte, dass für die fahrenden entfernten
und Host-Fahrzeuge mehrere Sätze
von Koordinaten einer momentanen Position und Wegkoordinaten und
Giergeschwindigkeiten bei jedem Satz von Koordinaten ermittelt und
gespeichert werden. Als Nächstes
werden die Sätze
von Koordinaten verglichen, um ein seitliches Abweichen des Host-Fahrzeugs
in Bezug auf die Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs zu ermitteln,
um die Diskrepanzen der relativen Positionierung der Fahrzeuge zu
ermitteln, und die relativen Fahrtrichtungen der Fahrzeuge bei jedem
Satz von Koordinaten werden ermittelt. Die Giergeschwindigkeiten
und Fahrtrichtungen des Host-Fahrzeugs bei den Koordinaten seiner
momentanen Position und die beiden nächstgelegenen Wegkoordinaten
des entfernten Fahrzeugs in Bezug auf die momentane Position des
Host-Fahrzeug werden verglichen, um Giergeschwindigkeits- und Fahrtrichtungsdiskrepanzen zu
ermitteln, wenn die mehreren Sätze
von Koordinaten angeben, dass das entfernte Fahrzeug dem Host-Fahrzeug vorausfährt und
die Fahrzeuge kongruent fahren. Schließlich werden die Diskrepanzen
mit jeweiligen Schwellenwerten verglichen, um ein Abweichen von
einem Pfad durch das Host-Fahrzeug zu ermitteln, was dann dem entfernten
Fahrzeug mitgeteilt wird.
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Es
ist zu verstehen und es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung
gegenüber
dem Stand der Technik eine Anzahl von Vorteilen bereitstellt, die
z.B. umfassen, dass ein verbessertes Verfahren bereitgestellt wird,
um zu Ermitteln, ob ein fahrendes Fahrzeug den Pfad verlassen hat,
der zu einem entfernten Überwachungsfahrzeug
kongruent ist. Diese Erfindung betrifft aufgrund davon, dass die
Positions-, Giergeschwindigkeits- und Fahrtrichtungsdifferentiale
beim Ermitteln des Spurwechsels des Host-Fahrzeugs verwendet werden, sowohl gerade
als auch kurvige Straßensegmente.
Diese Erfindung erhöht
die Effizienz von Führungs-
und Verkehrssteuersystemen durch Reduzieren der Verwendung von Sensoren,
um die Bewegungen des Zielfahrzeugs zu detektieren. Die Verwendung
einer Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation (V2V-Kommunikation) bietet
einen größeren Bereich
und mehr Funktionen als jene von herkömmlichen sensorbasierten Systemen.
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Andere
Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen) und den begleitenden
Zeichnungen ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ist nachstehend in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1 ein
Aufriss eines Host-Fahrzeugs und eines entfernten Fahrzeugs ist,
das kommunikativ mit dem Host-Fahrzeug gekoppelt ist, gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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1a ein
Aufriss der in 1 gezeigten Host- und entfernten
Fahrzeuge ist, die über
eine dritte Zwischeneinrichtung kommunizieren;
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2 ein
Aufriss des Armaturenbretts des Host-Fahrzeugs und des in 1 gezeigten
Kollisionssteuersystems ist, wobei insbesondere ein Monitor und
eine Kartenaufzeichnung gezeigt ist;
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2a ein
Aufriss des Monitors ist, der ein Abweichwarnsignal anzeigt;
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2b ein
Aufriss des Monitors ist, der ein Richtungswarnsignal anzeigt;
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3 eine
Draufsicht eines Host-Fahrzeugs und eines entfernten Fahrzeugs ist,
die auf Spuren einer mehrspurigen Durchfahrtsstraße fahren,
wobei insbesondere Koordinaten einer momentanen Position und Wegkoordinaten
und ein Abweichen von einem kongruenten Pfad durch das Host-Fahrzeug gezeigt
sind;
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4 ein
Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung ist, wobei eine nicht konforme Giergeschwindigkeit,
Fahrtrichtung und Diskrepanzen eines seitlichen Abstands ermittelt
werden müssen,
um ein Abweichen von einem kongruenten Pfad zu ermitteln;
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4a ein
Flussdiagramm eines zweiten bevorzugten Verfahrens zum Ausführen der
vorliegenden Erfindung ist, wobei das Abweichen von dem Pfad durch
einen Gewichtungsfaktor ermittelt wird, der auf der Grundlage der
Verfügbarkeit/Betätigung verschiedener
Systemkomponenten und dem Überschreiten
von Diskrepanzschwellenwerten berechnet wird;
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5 eine
Kurve ist, die ein Giergeschwindigkeitsdiskrepanzprofil während eines
Abweichens von einem kongruenten Pfad nach rechts anzeigt; und
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6 eine
Kurve ist, die ein Giergeschwindigkeitsdiskrepanzprofil während eines
Abweichens von einem kongruenten Pfad nach links anzeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Wie
in 1 gezeigt, betrifft die vorliegende Erfindung
ein Fahrzeugverfolgungssystem 10, das zur Verwendung bei
einem Host-Fahrzeug 12 und zum Warnen des Bedieners 14 eines
entfernten Fahrzeugs 16 geeignet ist. Das System 10 ist
hierin in Bezug auf Fahrzeuge wie beispielsweise Autos, Geländewagen,
Lastwagen, etc. gezeigt und beschrieben. Es kann jedoch auch bei
Luft- und Wasserfahrzeugen, einer Fortbewegung eines Menschen oder
anderen Arten von Beförderung
verwendet werden, bei denen eine Pfadkongruenz erwünscht ist.
Das System 10 ist ausgestaltet, um mehrere Wegkoordinaten 12t und
eine Koordinate 12c einer momentanen Position für das Host-Fahrzeug 12 und
einen ähnlichen
Satz von Koordinaten 16t und 16c für mindestens
ein entferntes Fahrzeug 16 zu ermitteln, wie in 2 gezeigt.
Außer
an den Stellen, an denen für eine
Erklärung
mehrere entfernte Fahrzeuge nötig
sind, wird die vorliegende Erfindung hierin nachfolgend in Bezug
auf ein entferntes Fahrzeug 16 beschrieben, wobei zu verstehen
ist, dass die erfinderischen Aspekte der Erfindung gleichzeitig
in Bezug auf mehrere entfernte Fahrzeuge ausgeführt werden können, wobei
die Ergebnisse jeder Beziehung zwischen entfernten und Host-Fahrzeugen
vor dem Erreichen einer Endermittlung des Abweichens von dem Pfad
des Host-Fahrzeugs weiter gemittelt oder auf andere Weise verändert werden können, wenn
die entfernten Fahrzeuge 16 auch kongruent fahren.
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Wie
zuvor erwähnt,
ist ein erfinderischer Aspekt der vorliegenden Erfindung die Verwendung
einer V2V-Kommunikationstechnologie, um eine relative Positionierung
eines Spurniveaus zu detektieren und ein Abweichen von einem kongruenten
Pfad zu ermitteln. Somit sind das Host-Fahrzeug 12 und das entfernte Fahrzeug 16 durch
eine geeignete Drahtlostechnologie kommunikativ gekoppelt. Z.B.
können
die Fahrzeuge 12, 16 durch ein lokales Funknetzwerk,
HF-Technologie oder ein anderes herkömmliches Mittel gekoppelt sein, das
eine gemeinsame Nutzung von Informationen zwischen Fahrzeugen in
Echtzeit ermöglicht.
Alternativ können
die Fahrzeuge 12, 16 über eine dritte Zwischeneinrichtung 18 (siehe 1a)
gekoppelt sein, die kontinuierlich die relevanten Positionsdaten
erfasst, die hierin beschriebenen Ermittlungen ausführt und
eine Warnung über
ein Abweichen von einem kongruenten Pfad zu dem entfernten Fahrzeug 16 zurück überträgt. Es sei
angemerkt, dass die Zuverlässigkeit
der Sicherheitsanwendung von der Genauigkeit des umfassten V2V-Kommunikationssystems
abhängt.
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Eine
Lokalisierereinrichtung 20 ist zur Verwendung durch die
Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 geeignet.
Die Einrichtung 20 ist ausgestaltet, um für mindestens
eine Zeitdauer für
die Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 die
Koordinaten der momentanen Position und mehrere Wegkoordinaten zu
ermitteln und zu speichern oder zu veranlassen, diese zu speichern.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist eine bevorzugte
Lokalisierereinrichtung 20 ausgestaltet, um Längengrad-,
Breitengrad- und vorzugsweise Höhenkoordinaten
unter Verwendung von GPS zu speichern, und umfasst als solche ferner
einen GPS-Empfänger 22 in
jedem Fahrzeug 12, 16 und mindestens vier zugeordnete
Satelliten 24, 26, 28, 30, die
kommunikativ gekoppelt und ausgestaltet sind, um jederzeit separate Übertragungssignale
zu jedem Empfänger 22 zu übertragen.
Alternativ könnten
andere an Steuerpunkten angeordnete Signalquellen kommunikativ mit
dem Empfänger 22 gekoppelt sein,
und andere Koordinatensysteme, die auf einer Vielzahl von geodätischen
Messwerten, Einheiten, Projektionen und Referenzen, wie beispielsweise
dem Military Grid Reference System (MGRS) oder ECEF X, Y, Z basieren,
könnten
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden.
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Das
bevorzugte System 10 ist zur Verwendung bei einem herkömmlichen
Navigationssystem geeignet, um eine visuelle Erkennung eines detektierten
Abweichens von einem kongruenten Pfad (oder eines Spurwechsels,
wie in der erläuterten
Ausführungsform
gezeigt) durch den Bediener 14 zu ermöglichen. Diesbezüglich umfasst
die bevorzugte Lokalisierereinrichtung 20 auch Kartendatenbanken 32,
die vorzugsweise in dem entfernten und dem Host-Fahrzeug 12, 16 untergebracht
sind. Jede Datenbank 32 weist mindestens eine Kartenaufzeichnung 32a auf,
die aus Punkten einer globalen Positionsbestimmung besteht. Die
Einrichtung 20 ist ausgestaltet, um die Koordinaten der
momentanen Position und die Wegkoordinaten des Host-Fahrzeugs und des
entfernten Fahrzeugs mit entsprechenden Punkten auf der Kartenaufzeichnung 32a in Übereinstimmung zu
bringen. Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst das bevorzugte
System 10, wie es bei dieser Ausgestaltung üblich ist,
ferner einen Monitor 34, der mit der Datenbank 32 und
der Einrichtung 20 kommunikativ gekoppelt ist, und ausgestaltet
ist, um die Kartenaufzeichnung 32a und Koordinaten anzuzeigen.
Die Datenbank 32 kann durch ein herkömmliches Speichermittel, wie
beispielsweise eine CD-ROM, eine interne Festplatte und entfernbare
Speicherkarten gespeichert sein.
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Das
erfinderische System 10 ist ausgestaltet, um selbständig (d.h.
ohne Beteiligung des Bedieners) das Auftreten eines Abweichens von
einem Pfad durch das Host-Fahrzeug 12 zu ermitteln und
einem entfernten Fahrzeug 16 mitzuteilen. Die erfinderischen
Algorithmen basieren auf Sätzen
von Koordinaten einer momentanen Position und Wegkoordinaten der
Fahrzeuge 12, 16 und auf Datenwerten von mindestens
einem Zustand, der bei jedem der Sätze von Koordinaten bei beiden
Fahrzeugen vorhanden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst jedes der Fahrzeuge 12, 16 mindestens
einen Sensor 36, der ausgestaltet ist, um Datenwerte von
mindestens einem Zustand zu ermitteln und zu veranlassen, dass diese
gespeichert werden. In der gezeigten Ausführungsform ist z.B. jedes Fahrzeug 12, 16 mit
einem Gierkreisel ausgestattet, der dazu dient, die unmittelbare
Giergeschwindigkeit v des Messfahrzeugs bei jeder Position zu bestimmen.
Alternativ oder vorzugsweise kann zusätzlich jedes Fahrzeug 12, 16 ferner
einen Lenkwinkelsensor umfassen, der dazu dient, den Rotationswinkel
des Lenkrads zu detektieren. Der bevorzugte Sensor 36 kann
auch Speicherfähigkeiten
umfassen, um die Datenwerte selbst zu speichern.
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An
dem Host-Fahrzeug 12 ist ein Controller 38 kommunikativ
mit der Einrichtung 20 und dem entfernten Fahrzeug 16 gekoppelt,
um Positions- und
Zustandsdaten von dem entfernten Fahrzeug 16 über das V2V-Kommunikationssystem
zu empfangen. Der bevorzugte Controller 38 ist programmierbar
ausgestaltet, um ferner ähnliche
Host-Fahrzeugdaten zu ermitteln und vorzugsweise Datenwerte zusätzlicher
erwünschter Zustände bei
einer Ermittlung eines Abweichens von einem Pfad zu berechnen. Z.B.
ist der Controller 38 bei den bevorzugten Ausführungsformen
ausgestaltet, um die Giergeschwindigkeiten (oder Lenkwinkel, wenn
verfügbar)
und Koordinaten zu empfangen, und um eine Fahrtrichtung h für alle Host-
und entfernten Fahrzeuge 12, 16 auf der Grundlage
ihrer jeweiligen Koordinaten und Giergeschwindigkeiten zu ermitteln.
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Der
bevorzugte Controller 38 ist ausgestaltet, um eine hörbare, sichtbare
und/oder haptische Warnung (z.B. eine leichte Sitzvibration auf
der entsprechenden Seite) 34a an dem entfernten Fahrzeug
zu erzeugen (siehe 2a und b), wenn ein Abweichen
von dem Pfad des Host-Fahrzeugs ermittelt wird. Insbesondere ist der
bevorzugte Controller 38 ausgestaltet, um die Warnung zu
erzeugen, wenn der Zustand über
einen minimalen Schwellenwert abweicht. Vorzugsweise kann eine von
mehreren Warnungen, die verschiedene Grade von Abweichung übermitteln
und einem mehrerer Schwellenwerte entsprechen, erzeugt werden, wie
hierin nachfolgend weiter beschrieben. Z.B. können mehrere Warnungen den
Hinweis, die Farbe, die Schriftgröße, die Lautstärke, den
Ort, die Schriftart, den Wortklang, die Blinkgeschwindigkeiten etc. ändern.
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Insbesondere,
wie in 2a gezeigt, kann ein beispielhaftes
Kollisionsdetektionssignal 34a die zeitweilige Anzeige
von Hinweisen, wie beispielsweise "SPURWECHSEL DES HINTERHERFAHRENDEN FAHRZEUGS", auf dem Monitor 34 umfassen.
Wie in 2b gezeigt, kann eine beispielhafte
Warnung 34b vor einem Abweichen von dem Pfad eine Anzeige
von einem mehrerer Pfeile umfassen, die den Bediener 14 in
die Richtung der Pfadabweichung, d.h. nach links oder nach rechts,
führen.
Schließlich
werden die Signale 34a, b für eine vorbestimmte und vorzugsweise
modifizierbare Zeitdauer geliefert, die ausreicht, um den Bediener 14 zufrieden
stellend zu warnen.
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Somit
ist das bevorzugte System 10 ausgestaltet, um zu Beginn
die relative Positionierung der Host- und entfernten Fahrzeuge zu
ermitteln. Ein bevorzugtes Verfahren verwendet die Koordinaten der
momentanen Position und die Wegkoordinaten, die Giergeschwindigkeiten
und vorzugsweise die Fahrtrichtungen der Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16,
um ein kongruent fahrendes entferntes Fahrzeug 16 zu ermitteln.
Eine bevorzugte Ausführungsform
der erfinderischen Algorithmen und programmierten Funktionen des
Controllers 38, um ein Abweichen von einem kongruenten
Pfad zu ermitteln, ist wie folgt genauer beschrieben:
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I. Identifiziere Fahrzeuge,
die in die gleiche Richtung fahren
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Entfernte
Fahrzeuge 16, die in die gleiche Richtung wie das Host-Fahrzeug 12 fahren,
werden durch Vergleichen der relativen Fahrtrichtungen ermittelt.
Die Ungleichung (1) liefert die Teilmenge solcher Fahrzeuge: Cos θh Cos θs + Sin θh Sin θs > 0,5 (1)wobei θh die Fahrtrichtung des Host-Fahrzeugs zu
einer Zeit t ist, θs die Fahrtrichtung des entfernten Fahrzeugs ist
und ein wahrer Wert für
die Ungleichung eine gleiche relative Fahrtrichtung liefert. Umgekehrt
liefert eine Summe der Produkte, die kleiner als 0,5 ist, eine entgegengesetzte
relative Fahrtrichtung für
die Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16. Um
den Prozess zu vereinfachen, wird die Fahrtrichtung θh des Host-Fahrzeugs vorzugsweise für das gewählte Koordinatensystem
auf Null gesetzt, so dass die Ungleichung (1) zu Sin θh Sin θs > 0,5
wird. Entfernte Fahrzeuge, die auf der gleichen Durchfahrtsstraße in dem
V2V-Bereich, aber in der entgegengesetzten Richtung zu dem Host-Fahrzeug 12 fahren,
werden durch das System 10 nicht weiter betrachtet.
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II. Klassifiziere in der
gleichen Richtung fahrende Fahrzeuge in Spurniveauverkehr
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Entfernte
Fahrzeuge 16, die in der im Wesentlichen gleichen Richtung
wie das Host-Fahrzeug 12 fahren, werden durch Vergleichen
der Koordinaten der momentanen Position der Host- und entfernten
Fahrzeuge 12, 16 in eine von mehreren relativen
Positionen kategorisiert. Durch Betrachten der Fahrtrichtung des Host-Fahrzeugs
können
diese entfernten Fahrzeuge 16 anfänglich in "hintere" und "vordere" (oder vorausfahrende) Sätze geteilt
werden, wobei im Allgemeinen hintere entfernte Fahrzeuge 16 ermittelt
werden, wenn das Host-Fahrzeug dabei ist, den Abstand zwischen den
beiden zu erhöhen.
Vorzugsweise werden die entfernten Fahrzeuge 16, die hinter
dem Host-Fahrzeug 12 angeordnet sind, rechnerisch durch
die Ungleichung (2): (xs – xh) Cos θn + (ys – yh) Sin θh < 0 (2)ermittelt,
wobei xs, ys Koordinaten
des entfernten Fahrzeugs 16 sind und xh,
yh Koordinaten des Host-Fahrzeugs 12 sind.
Es ergibt sich eine Summe der Produkte, die größer als Null (> 0) ist, wenn sich
das entfernte Fahrzeug 16 vor den Host-Fahrzeugen 12 befindet.
Es sei jedoch angemerkt, dass die Höhenkoordinaten zx nicht
betrachtet werden, um eine vereinfachte Flächenanalyse darzustellen.
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Wenn
es erwünscht
ist, kann eine relative Spurposition durch Berechnen einer seitlichen
Verschiebung zwischen den Koordinaten der Wege und der momentanen
Position der Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 zu
der Anfangszeit t der Abtastzeitdauer ermittelt werden. Bei dieser
Ausgestaltung können
Schwellenwerte verwendet werden, um Spurverschiebungen zu definieren.
Z.B. kann eine seitliche Verschiebung zwischen minus Eins und plus
Eins angeben, dass die Host- und entfernten Fahrzeuge 12, 16 die
gleiche Spur teilen. Es sei angemerkt, dass durch Hernehmen einer
rechtwinkligen seitlichen Verschiebung bei einer gegebenen Koordinate
dieses Verfahren gleichermaßen
bei geraden und kurvigen Durchfahrtsstraßen funktioniert.
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In 3 ist
rPj der orthogonale oder minimale Abstand
zwischen der momentanen Position des Host-Fahrzeugs und der Linie,
die durch die beiden nächstgelegenen
Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs 16 defi niert ist.
Insbesondere, wie in 3 gezeigt, wird der minimale
Abstand rPj von einem extrapolierten Punkt
N(xN, yN, vN, hN) an der Linie
oder dem Pfad gemessen. Die Änderung
des minimalen Abstands bei einer nachfolgenden Position und Zeit
wird entsprechend: δrH = ((xH – xN)2 + (yH – yN)2)0,5 – rt (3)ermittelt,
wobei rt der zu Beginn der Abtastzeitdauer
ermittelte minimale Abstand ist.
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Der
extrapolierte Punkt wird trigonometrisch aus den beiden nächstgelegenen
Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs und der momentanen Position
des Host-Fahrzeugs ermittelt. Die abgeschätzten Zustandswerte bei N werden
auch aus den Giergeschwindigkeiten und Fahrtrichtungen an den beiden
nächstgelegenen
Wegkoordinaten des entfernten Fahrzeugs extrapoliert. Wenn z.B.
Pj(xPj, yPj, vPj, hPj) und Pj+1(xPj+1, yPj+1, vPj+1, hPj+1) die
beiden nächstgelegenen
Punkte darstellen und die Änderung
der Giergeschwindigkeit an Position Pj, δvPj, gleich der Giergeschwindigkeit an Position
Pj minus der Giergeschwindigkeit an Position
Pj+1 ist, kann die Änderung der Giergeschwindigkeit
an der extrapolierten Position, δvN, berechnet werden wie folgt: (δvPj/(Pj+1)(Pj))(Pj+1N) (4),wobei
(Pj+1)(Pj) der lineare
Abstand zwischen den beiden nächstgelegenen
Wegkoordinaten ist und Pj+1N der lineare
Abstand zwischen dem extrapolierten Punkt und der Wegposition Pj+1 ist. Somit können bei dieser Ausgestaltung
die abgeschätzte
Giergeschwindigkeit und gleichermaßen die Fahrtrichtung an der
extrapolierten Position N wie folgt ermittelt werden: vN =
vPj+1 + δvN (5) und hN =
hPj+1 + δhN (6).
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III. Detektieren des Abweichens
von einem kongruenten Pfad (Spurwechsel)
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Das
Host-Fahrzeug 12 behält
einen kongruenten Pfad bei, wenn seine Zustandsdatenwerte im Allgemeinen
mit den Zustandsdatenwerten des entfernten Fahrzeugs an den extrapolierten
Positionen übereinstimmen
(d.h. innerhalb akzeptierbarer Mess- und Sensorfehlergrenzen liegen).
Das Host-Fahrzeug 12 kann ausgestaltet sein, um unabhängig zu
ermitteln, ob die Pfade eines fahrenden entfernten Fahrzeugs und
des Host-Fahrzeugs 12 kongruent sind, und eine Nachricht
an das fahrende entfernte Fahrzeug zu übermitteln, das es anweist,
das Vorhandensein eines Abweichens von einem Pfad zu überwachen
und mitzuteilen, so dass das Host-Fahrzeug 12 wie hierin beschrieben
zu einem entfernten Fahrzeug 16 wird. Alternativ können die
Bediener der beiden Fahrzeuge solch eine Beziehung manuell herstellen.
Bei beiden Ausgestaltungen wird jedoch, sobald ein kongruenter Pfad
ermittelt wurde, ein Abweichen von einem Pfad durch Ermitteln der
Differenz (oder Diskrepanz) zwischen dem Zustandsdatenwert an der
momentanen Position des Host-Fahrzeugs und der extrapolierten Wegposition
des entfernten Fahrzeugs, δvH, und Vergleichen der Diskrepanz mit einem vorbestimmten
Schwellenwert (d.h. einer Giergeschwindigkeitsdifferenz von größer als
10 %) überwacht. Wenn
die Diskrepanz; den Zustandsschwellenwert überschreitet, der ausgestaltet
ist, um natürliche
Pfadschwankungen in einer Spur zu tolerieren, wird ein Abweichen
erkannt.
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Vorzugsweise,
wie in 4 gezeigt, ist das System 10 ausgestaltet,
um mehrere übereinstimmende Zustände (z.B.
Giergeschwindigkeit, Fahrtrichtung und seitlicher Abstand) zu erfassen
und zu ermitteln, und für
jeden eine Diskrepanz zu ermitteln. Ein Abweichen ergibt sich in
dieser Ausgestaltung nur, wenn jede Zustandsdiskrepanz ihren entsprechenden
Schwellenwert überschreitet.
Alternativ können
jedoch mehrere Zustandsanalysen ausgestaltet sein, um dadurch, dass
sie alternativ oder parallel betrachtet werden, eine Redundanz bereitzustellen.
Z.B. kann eine Routine verwendet werden, die einem Gewichtungsfaktor
in Abhängigkeit
von der Verfügbarkeit/Betätigung eines
GPS-Systems, eines Giergeschwindigkeitssensors, eines Lenkwinkelsensors
und eines Blinkerbetätigungssensors
und davon, ob ein Diskrepanzschwellenwert überschritten wurde oder nicht,
+1, 0 oder –1
Punkte zuordnet. Wie in 4a gezeigt,
kann solch eine Routine ausgestaltet sein, um in Beziehung stehenden
Schwellenwerten weniger Gewichtung zuzuordnen, durch Erfordern der
Erfüllung
beider vor einer Zuordnung eines Punkts und ein Abweichen von einem
Pfad zu ermitteln und andere Fahrzeuge vor diesem zu warnen, wenn
der Gesamtgewichtungsfaktor größer als
Zwei ist. Schließlich
sind die bevorzugten Schwellenwerte gemäß Benutzervorlieben und/oder
einer Anwendung variierbar.
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Wie
zuvor erwähnt,
ist das System
10 ausgestaltet, um eine Zustandsdiskrepanz
bei mehreren momentanen Host-Fahrzeugpositionen während einer
Erfassungszeitdauer zu ermitteln, wobei sich die Zeitdauer von einem
Anfangszeitpunkt t bis zu einem Endzeitpunkt T
L erstreckt,
um ein Diskrepanzprofil zu bilden. Bei dieser Ausgestaltung wird
der kumulative Gesamtwert der Diskrepanzen für einen gegebenen Zustand gemäß den folgenden
Formeln ermittelt:
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Somit
wird jede Gesamtdiskrepanz vorzugsweise mit einem entsprechenden
kumulativen Gesamtschwellenwert verglichen, um ein Abweichen von
einem Pfad zu ermitteln. Es sei angemerkt, dass ein Verwenden eines
Verfahrens mit mehreren Einträgen
oder eines kumulativen Verfahrens die Änderungen einer Warnung reduziert,
die auf der Grundlage eines einzelnen anomalistischen Dateneintrags
erzeugt wird.
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IV. Spurwechselprofil
(Signatur)
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Die
Schwankung der Änderung
des Zustandsdatenwerts, wie beispielsweise der Giergeschwindigkeit, δvH, während
einer Zeitdauer eines Abweichens von einem Pfad (oder eines Spurwechsels)
stellt das Pfadabweichprofil dar. Wie in 5 und 6 gezeigt,
ist die Änderungsrate
des Zustands, ΔδvH, durch die Steilheit des Profils dargestellt.
Mehrere Abweichkategorien können
gemäß der Änderungsrate
durch Analysieren des Profils unterschieden werden. Z.B. kann ein
starkes Abweichen gegenüber
einem allmählichen
Abweichen ermittelt werden und das entfernte Fahrzeug 16 kann
deswegen gewarnt werden, wobei kleinere Zeitdauern TL und
größere Maxima
oder Höchstwerte δvHmax ein starkes (plötzliches) Abweichen angeben
und größere TL und kleinere δvHmax ein
leichtes Abweichen angeben.
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Schließlich kann
eine weitere Kategorisierung in Bezug auf die Richtung des Abweichens
aus dem Profil erkannt werden, wie in 5 und 6 gezeigt.
Das Vorzeichen von δvH gibt die Abweichrichtung (z.B. eine Links- oder eine Rechtskurve)
an, wobei positive Profile ein Abweichen nach rechts darstellen
(siehe 5) und negative Profile ein Abweichen nach links
darstellen (siehe 6).
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Die
oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
sind nur als Erläuterung
zu verwenden und sollten nicht in einem einschränkenden Sinne beim Interpretieren
des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Offensichtliche
Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen und Betriebsverfahren,
wie hierin ausgeführt,
können
leicht von Fachleuten durchgeführt
werden, ohne von der Idee der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die Erfinder legen hiermit ihre Absicht dar, sich auf die Äquivalenzlehre
zu berufen, um den vernünftigerweise
angemessenen Schutzumfang der Erfindung zu ermitteln und zu bewerten,
der jedes System oder Verfahren betrifft, das nicht grundlegend
von dem Schutzumfang der Erfindung abweicht, wie er in den folgenden
Ansprüchen
ausgeführt
ist.
