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Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein System zum Durchführen des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Häufig werden Umfelderkennungssensoren in der Kraftfahrzeugtechnik verwendet, um den Abstand eines Kraftfahrzeugs zu einem feststehenden oder beweglichen Hindernis wie einem Fußgänger z.B. beim Einparken zu überwachen und dem Fahrer des Kraftfahrzeugs über ein entsprechendes Anzeigemittel u.a. optisch oder akustisch den Abstand zu dem Hindernis anzuzeigen. Ebenso werden bei schneller Fahrt z. B. auf einer Autobahn bzw. bei langsamer Fahrt im Kolonnenverkehr die Abstände zu vorausfahrenden oder nachfolgenden Verkehrsteilnehmern überwacht. Hierfür werden an der Front und/oder am Heck sowie an der Seite, zur Überwachung der jeweiligen Bereiche des Kraftfahrzeugs, z.B. Radarsensoren und/oder Ultraschallsensoren als Bestandteil eines bekannten Umfelderkennungssystems angeordnet.
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Umfelderkennungssensoren werden eingesetzt in Kollisionsvermeidungssystem, Fahrerassistenzsystem und/oder in Fahrzeugsicherheitssystem. Fahrzeugsicherheitssysteme können als E-lectronic Break System (EBS), Engine Management System (EMS), Antiblockiersystem (ABS), Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR), Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), Elektronische Differentialsperre (EDS), Traction Control System (TCS), Elektronische Bremskraftverteilung (EBV) und/oder Motor-Schleppmomenten-Regelung (MSR) ausgeführt werden.
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Des Weiteren kann beispielsweise das Radarsystem Bestandteil eines ebenfalls bekannten Fahrassistenzsystems sein. Fahrerassistenzsysteme sind als elektronische Zusatzeinrichtungen in Fahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen implementiert. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber vornämlich die Steigerung des Fahrkomforts im Vordergrund. Diese Systeme greifen teilautonom oder autonom in Antrieb, Steuerung (z.B. Gas, Bremse) oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeuges ein oder warnen durch geeignete Mensch-Maschine-Schnittstellen den Fahrer kurz vor oder während kritischer Situationen. Solche Fahrassistenzsysteme sind beispielsweise Einparkhilfe (Sensorarrays zur Hinderniss- und Abstandserkennung), Bremsassistent (BAS), Tempomat, Adaptive Cruise Control oder Abstandsregeltempomat (ACC), Abstandswarner, Abbiegeassistent, Stauassistent, Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent/Spurassistent (Querführungsunterstützung, lane departure warning (LDW)), Spurhalteunterstützung (lane keeping support)), Spurwechselassistent (lane change assistance), Spurwechselunterstützung (lane change support), Intelligent Speed Adaption (ISA), Adaptives Kurvenlicht, Reifendruckkontrollsystem, Fahrerzustandserkennung, Verkehrszeichenerkennung, Platooning, Automatische Notbremsung (ANB), Auf- und Abblendassistent für das Fahrlicht, Nachtsichtsystem (Night Vision).
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Ferner unterstützen Fahrerassistenzsysteme den Fahrer beim Einparkvorgang, beispielsweise durch Auffinden einer geeigneten Ausgangsposition für den Einparkvorgang, Vorgeben eines geeigneten Lenkwinkels oder einen automatischen Lenkeingriff, falls die Lenkbewegung des Fahrers nicht zum Ziel führt. Ferner sind Systeme in der Erprobung, die einen automatischen Parkvorgang nach vorheriger Vermessung der Parklücke durchführen. Ein derartiges System ist beispielsweise in der
DE 38 13 083 A1 beschrieben, die vier Schalter bezüglich der Wahl der Betriebsart aufweist, über die der Fahrer den Ort und die Art der Parklücke angeben kann. Mit anderen Worten, der Fahrer selektiert zwischen linke Parklücke, linke Parktasche, rechte Parklücke oder rechte Parktasche.
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Aus der
US 2002/0 128 754 A1 ist ein System bekannt, bei dem eine Kamera ein Bild des rückwärtigen Raumes eines einparkenden Fahrzeugs an den Fahrer liefert. Über eine geeignete Sensorik und Recheneinheit wird eine Einparktrajektorie berechnet und auf dem Bildschirm ausgegeben. Ferner wird die tatsächlich ausgeführte Trajektorie bestimmt und ebenfalls dargestellt, so dass der Fahrer seinen Einparkvorgang nachverfolgen kann, wobei durch eine Messung des Lenkwinkels die tatsächlich gefahrene Trajektorie ermittelt wird. Bei dieser Einparkhilfe werden weitere Systemparameter abgefragt und überprüft, beispielsweise die Geschwindigkeit des rückwärts einparkenden Fahrzeuges und eine Warnung abgegeben, wann die Geschwindigkeit zu hoch ist.
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Ferner beschreibt die
DE 198 09 416 A1 ein Verfahren zum unterstützten Einparken eines Kraftfahrzeugs und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei von einer Rundum-Sensorik mit einer Vielzahl von Abstandssensoren Objekte im Nahbereich um das Kraftfahrzeug und ihre Abstände zum Kraftfahrzeug erfasst werden. Eine nachgeschaltete Verarbeitungseinrichtung ermittelt aus den Abstandsdaten die Grösse einer potentiellen Parklücke, gegebenenfalls die Art ihrer Umgebung, sowie eine mögliche Strategie zum Einparken des Kraftfahrzeugs in der potentiellen Parklücke. Die ermittelte Strategie wird an den Fahrer mittels einer Anzeigeeinrichtung ausgegeben. Die in dem bekannten Verfahren angegebenen Voraussetzungen zum Aktivieren des Einparkassistenten bzw. der Einparkassistenz-Funktion sind jedoch nicht ausreichend, um ein sicheres, unterstütztes oder automatisches Einparken durchzuführen.
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In der
DE 10 2005 006 966 A1 wird ein Verfahren zum Einparken eines Fahrzeugs beschrieben, bei dem eine Einparkbahn des Fahrzeugs aus einem festen Abschnitt im Bereich der Parklücke und einer Anfahrbahn mit einem Ansatzpunkt an den festen Abschnitt besteht. Die Anfahrbahn, die ausgehend von einer Ausgangsstellung bis zu dem Ansatzpunkt durchfahren wird, wird dabei in Form eines Polynoms berechnet. Dabei ist sicherzustellen, dass das Fahrzeug ausgehend von der Ausgangsstellung mit einem vorgegebenen Gierwinkel auf den festen Abschnitt der Einparkbahn bzw. in die Parklücke gesteuert werden kann.
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Hierbei ist es bei dem bekannten Verfahren insbesondere vorgesehen, dass anhand der Fahrzeugposition, des Fahrzeuggierwinkels und des Fahrzeuglenkwinkels mittels eines Kennfeldes ermittelt wird, ob die Parklücke von einer gegebenen Ausgangsstellung aus befahrbar ist. Das Kennfeld wird dabei vorher (offline) berechnet und innerhalb des Fahrzeugs in einem Steuergerät hinterlegt. Dabei müssen für eine Vielzahl möglicher Ausgangspositionen für einen Einparkvorgang jeweils der Gierwinkel und der Lenkwinkel in dem Steuergerät gespeichert werden.
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Die Verfahren, die ein paralleles Einparken voll- oder semiautomatisch ermöglichen, führen dies in der Regel in nachfolgenden Schritten durch:
- 1. Vermessung der Parklücke im Vorbeifahren
- 2. Anzeige ob die Parklücke ausreicht, ob ein gültiger Startbereich für den Einparkvorgang erreicht wurde.
- 3. Berechnung einer Bahn zum Einfahren in die Parklücke
- 4. Abfahren der Bahn bei gleichzeitiger Korrektur der Bahn
- 5. Rangieren innerhalb der Parklücke
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Die Punkte 1-3 basieren in der Regel ausschließlich auf Raddrehzahlsensoren und teilweise auf Lenkwinkelsensorik, mit denen eine Odometrieberechnung zur Positionsbestimmung durchgeführt wird, sowie einer Sensorik, welche die Parklücke im Vorbeifahren seitlich vermisst.
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Punkt 4 basiert weitgehend auf dieser Sensorik. Erst am Ende des abgefahrenen Ist-Wegs können deshalb auch die bereits heute oft standardmäßig verbauten Ultraschallsensoren zur Abstandswarnung eingesetzt werden, um den Ist-Weg nachzukorrigieren. Somit kann erst bei Punkt 5 auf die Abstände der nach vorn und nach hinten gerichteten Umfeldsensorik zurückgegriffen werden.
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Ein Problem bei diesem Vorgehen stellen die großen Toleranzen bei den Reifendimensionen dar, durch die sich trotz Einhaltung von DIN-Normen Wegdifferenzen bei gleichen Radumdrehungen ergeben können. Aus der
DE 43 33 112 A1 ist ein Verfahren und ein System zum Ausparken bekannt, wobei mit Hilfe eines Reifendurchmessers die zurückgelegte Wegstrecke bestimmt wird. Ferner ist aus der
DE 100 58 140 A1 ein Verfahren zur Erkennung eines Druckverlusts auf Basis einer Messung der Umlaufgeschwindigkeit zu entnehmen. Darüber hinaus variieren die Umlauflängen und somit die Reifenabrollumfänge auch abhängig von Profiltiefe und Luftdruck während des Fahrbetriebs, was in der Regel in langfristigen Prozessen stattfindet. Weitere Ungenauigkeiten ergeben sich aus Fehlern im Lenkwinkel z.B. durch Spiel und Torsion im Lenkgetriebe und Lenkgestänge, sowie der Umfeldsensorik und deren Ausrichtung. Erforderlich werden dadurch große Sicherheitsabstände vor und hinter dem Fahrzeug bereits bei Anzeige einer Lücke sowie bei der Wegplanung.
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Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren bereitzustellen, um den Einparkvorgang präziser zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs in eine Parklücke, mit den Schritten Vermessen der Parklücke und Berechnung eines Sollweges in einem Berechungsmodell, wobei die Vermessung der Parklücke und/oder der berechnete Soll-Weg in Abhängigkeit von mindestens einer ermittelten Umlauflänge eines Rades korrigiert werden.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das Verfahren, das auf mindestens einen Umfelderfassungssensor zugreift, das in einer Vorrichtung oder einem Verfahren zur Unterstützung eines Fahrers beim Einparken oder Rangieren eines Kraftfahrzeuges, und/oder in einem Kollisionsvermeidungssystem, und/oder in einem Fahrzeugsicherheitssystem, und/oder in einem Fahrerassistenzsystem, verwendet.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, das als Umlauflänge eines Rades, ein Radabrollumfang (Ui) eines Rades ermittelt wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die absoluten Radabrollumfänge (Ui) über einen Zeitraum, welcher über ein oder mehrere Fahrten andauert, bestimmt oder eingelernt werden. Auf diese Weise werden die Veränderungen an den Reifen und an der Lenkung über einen bestimmten Zeitraum beobachtet und das erfindungsgemäße Verfahren berücksichtigt die veränderten Bedingungen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die absoluten Radabrollumfänge (Ui) während ein oder mehrerer spezieller Fahrmanöver bestimmt oder eingelernt.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden die absoluten Radabrollumfänge (Ui) während ein oder mehreren, insbesondere zahlreichen, Einparkvorgängen und/oder Rangiervorgängen des Fahrzeuges bestimmt oder eingelernt.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung werden die absoluten Radabrollumfänge (Ui) während einer Geradeausfahrbewegung des Fahrzeuges in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung bestimmt oder eingelernt oder bei der Bestimmung der absoluten Radabrollumfang (Ui) als Parameter eines Berechnungsmodells Geradeausfahrbewegungen des Fahrzeuges in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung stärker berücksichtigt als Fahrbewegungen mit einem Lenkwinkel ungleich etwa Null Grad.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die absoluten Radabrollumfänge (Ui) bestimmt oder eingelernt werden und dabei dem Fahrer eine Möglichkeit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Information über festgestellte Veränderung an den Reifen oder Rädern über eine Mensch-Maschine Schnittstelle zu signalisieren. Der Fahrer kann dies beispielsweise im einfachsten Fall insbesondere durch Betätigung eines Reset-Tasters initiieren.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Teilungsfehler eines Encoders eines Raddrehzahlsensors bestimmt wird und zur Korrektur des Raddrehzahlsignals (ωi) herangezogen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems besteht das System aus mindestens einem Fahrerassistenzsystem und mindestens einem Fahrzeugsicherheitssystem. Als Fahrerassistenzsystem wird beispielsweise ein ACC-System ist und als Fahrzeugsicherheitssysteme werden ein Reifendruckübewachungssystem und ein ABS-System eingesetzt. Die Kommunikation zwischen dem ACC-System, Reifendrucküberwachungssystem und ABS-System erfolgt über drahtgebunden Datenleitung, beispielsweise ein Bus-System oder drahtlose Datenleitungen, über die einzelnen Systeme interagieren und über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle Informationen an den Fahrer ausgeben.
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Es zeigt:
- 1 Schematischer Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 2 Schematischer Darstellung der Umfelderfassung bei einem Parkvorgang
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Die Grundüberlegung des erfindungsgemäßen Verfahren liegt darin, dass die über die Umfeldsensorik ermittelten Abstände z.B. zu Hindernissen und Randsteinen eines automatisierten oder teilweise automatisierten parallelen Einparkvorgangs berücksichtigt und verarbeitet, um Abweichungen während der Parklückenvermessung zu ermitteln und diese bei weiteren Einparkvorgängen zur Verringerung der minimal erforderlichen Parklückenlänge zu berücksichtigen.
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In einem ersten Schritt wird die Länge einer Parklücke beim Vorbeifahren an der Parklücke durch seitlich ausgerichtete Umfeldsensoren (200), wie in 2 abgebildet, oder beim Stehen in der Parklücke durch nach vorne und hinten ausgerichtete Umfeldsensoren im ersten Verfahrensschritt (10) vermessen. Aus dieser Längeninformation der Parklücke und den beim Vorbeifahren bestimmten Raddrehzahlen ωi (20) werden diese bestimmt. Der Index i steht für die verschiedenen Räder, z.B. i=1 (vorne rechts), 2 (vorne links), 3 (hinten rechts) und 4 (hinten links) bei einem vierrädrigen Fahrzeug der Räder oder Größen, welche mit den Rädern im Zusammenhang stehen, wie z.B. Umlaufzeiten der Räder oder die Anzahl von Radumdrehungen. Hierzu werden z.B. die Informationen aus den Raddrehzahlsensoren eines Antiblockiersystems verwendet. Des Weiteren werden die absoluten Reifenabrollumfang Ui der Räder (30) und über ein Berechnungsmodell ein Soll-Weg (40) bestimmt
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Es wird erfindungsgemäß ein weitere Schritt durchgeführt, welcher nach Einfahren in die Parklücke die Differenz zwischen nach einem auf Basis von Raddrehzahlinformationen rechnenden Modell prädiziertem Soll-Weg (50) und dem, z.B. mittels nach hinten gerichteter Abstandssensoren, gemessenen Ist-Weg (60) und dem Abstand dj (70) bis zur hinteren Parklückenbegrenzung miteinander verglichen. Zur ersten Vorhersage des Soll-Weges werden dabei Standardwerte für den die Reifenabrollumfänge Ui herangezogen und eine Standardbahnkurve abhängig vom Lenkwinkel verwendet. Durch den Vergleich von vorhergesagtem Soll-Weg (50) und vorhergesagtem Abstand (80) und über die Abstandssensorik gemessenem Abstand dj (70) kann der aktuelle Modellfehler (90) ermittelt werden und kontinuierlich durch die Rückkopplung des erfindungsgemäßen Verfahrens verringert werden. Die dabei kontinuierlich zu optimierenden Modellparameter des „Lernvorgangs“ sind bspw. die Reifenabrollumfänge Ui und ein Parameter, der den Zusammenhang zwischen Lenkwinkel und Fahrzeugbahnkurve beschreibt.
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Die ermittelten verbesserten Modellparameter, d.h. die verbesserten Reifenabrollumfänge Ui, bzw. die Modellabweichung werden gespeichert (100) und für den nächsten Parkvorgang und/oder im nächsten Zündungslauf wieder als Startwerte verwendet. Abhängig von dieser Abweichung und der speziellen Wichtung in den Wert der nach hinten gerichteten Abstandssensorik kann beim nächsten Einparkvorgang der Anfang der Parklücke entsprechend verschoben werden oder die im Rahmen des Modells berücksichtigten Sicherheitsabstände verkleinert und/oder vergrößert werden. Unter Wichtung ist zu verstehen, dass eine Bewertung einzelner Faktoren, wie z.B. der Reifenabrollumfänge Ui innerhalb der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte hinsichtlich ihrer Wichtigkeit durchführt wird. Hierzu können die einzelnen Faktoren durch bspw. eine Wichtungstabelle oder alternativ anderer Hilfsmittel der Nutzanalyse entsprechend beaufschlagt werden.
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Beim Rangieren innerhalb der Parklücke sowie in der endgültigen Parkposition kann durch die nach vorne (210) und nach hinten gerichteten Umfeldsensoren (220) die Parklückenlänge (230) genauer vermessen und bestimmt werden. Die Abweichung zwischen prädizierter Parklückenlänge (10) und realer Parklückenlänge (230) kann gespeichert werden. Mit einem Faktor, der die Zuverlässigkeit der gemessenen Abstandswerte angibt, werden entweder die Parklückenbegrenzungen verschoben, oder die Reifengröße geschätzt, um beim nächsten Einparkvorgang präziser einzuparken.
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Werden z.B. die seitlichen (200) oder die nach hinten gerichteten (220) Sensoren die Bordsteinkante beim Einfahren in die Parklücke erfassen, wird diese Informationen ebenfalls mit den Prädizierten verglichen, um bei späteren Einparkvorgängen den Abstand zur Bordsteinkante oder die Odometieberechnung mit Korrekturfaktoren zu beaufschlagen.
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In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird beim geraden Zurücksetzen in einer Parklücke durch einen nach hinten ausgerichteten Abstandssensor der zurückgelegte Weg, z.B. als Änderung des Abstandes dj zu einem dahinter parkenden Fahrzeug, vermessen. Dieser wird mit den mittels der Raddrehzahlsensoren gemessenen Radumdrehungen in Beziehung gesetzt, und so die absoluten Reifenabrollumfänge Ui der einzelnen Reifen bestimmt.
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Besonders bevorzugt werden die Raddrehzahlen ωi und die Abstände dj bei Fahrsituationen mit einem Lenkwinkel von etwa Null Grad, d.h. bei annährender Geradeausfahrt, miteinander verknüpft. So wird sichergestellt, dass die durch die Abstandssensoren vermessene „Luftlinie“ auch der gefahrenen Wegstrecke entspricht.
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Bei einer Bestimmung der Reifenabrollumfänge Ui anhand eines Parameter-Modells werden Fahrsituationen mit einem Lenkwinkel von etwa Null Grad, d.h. annähernde Geradeausfahrt, besonders berücksichtigt bzw. gewichtet, da hier keine lenkwinkelabhängigen Modellfehler für die prädizierte und somit berechnete Bahnkurve berücksichtigt werden müssen.
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Für eine möglichst genaue Bestimmung der Reifenabrollumfänge Ui ist eine ausreichende Genauigkeit der verwendeten, insbesondere vor- und zurückgewandten, Umfelderfassung (210/220) notwendig. Ebenso ist es zur Verbesserung der erzielten Genauigkeit von Vorteil, wenn der Teilungsfehler jedes Encoders der Raddrehzahlsensoren während der Fahrt gelernt wird. Die gelernten Teilungsfehler werden dann jeweils zur Korrektur der Raddrehzahlen ωi verwendet. Eine Korrektur ist besonders bei der Auswertung von Bruchteilen von Radumdrehungen relevant.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird beim Rangieren innerhalb der Parklücke sowie in der endgültigen Parkposition durch die nach vorne und nach hinten gerichteten Abstandssensoren die Parklückenlänge gemessen. Die Abweichung zwischen der nach dem Berechnungsmodell mit angenommenen Abrollumfänge Ui vorhergesagten Parklückenlänge und der gemessenen Parklückenlänge kann gespeichert werden. Mit einem Faktor, der die Zuverlässigkeit der gemessenen Abstandswerte angibt, können die Reifenabrollumfänge Ui angepasst werden, um beim nächsten Einparkvorgang eine präzisere Vorhersage machen zu können und damit präziser einparken zu können.
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Es ist vorteilhaft, die Reifenabrollumfänge Ui durch langfristige Beobachtung, z.B. über zahlreiche Einpark- und/oder Rangiervorgänge, zu bestimmen, bzw. die voreingestellten Werte für die Reifenabrollumfänge Ui durch die präzisierten, während der Lernphase neu bestimmten Reifenabrollumfänge Ui zu ersetzen. In einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Reifendrucküberwachungssystems ist eine Reset-Möglichkeit vorhanden, z.B. in Form eines Tasters oder über einen Menüpunkt im Bordcomputer, um Veränderungen an den Reifen anzuzeigen. Nach dem Reset werden die Reifenabrollumfänge Ui neu bestimmt und neu eingelernt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt mit den bekannten indirekten Reifendruckkontrollsystemen, welche z.B. relative Abrollumfangsänderungen bewerten. Hierbei sind die wichtigsten Vorteile, die erhöhte Robustheit durch Plausibilisierung der Signale untereinander, und eine erhöhte Gesamtsystemverfügbarkeit. Die ermittelten absoluten Reifenabrollumfänge Ui können außerdem zur Identifikation des Reifentyps herangezogen werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass der Fahrer über eine Mensch-Maschine-Schnittstelle, welche bevorzugt als Touchscreen ausgebildet ist, und sowohl für Anzeigezwecke, wie auch für universelle Bedienzwecke - gegebenenfalls auch für andere Geräte wie insbesondere einer Navigationseinheit - zur Dateneingabe und Datenausgabe dient, dem Fahrzeug mitteilt, welcher Reifentyp und damit welcher Reifenabrollumfang montiert ist. Durch diese Eingabe kann der Abrollumfang zur Initialisierung der Modellparameter direkt herangezogen, wobei das „Weiterlernen“ während des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs durchgeführt wird, da sich der Abrollumfang während des Fahrbetriebs z.B. aufgrund von Abrieb und Druckverlust ändert.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind drehrichtungserkennender Radsensoren zur Ermittlung der Reifenabrollumfänge Ui vorgesehen.
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Die geschätzten Odometrieabweichungen oder Abweichungen des Gesamtsystems können durch weitere Sensorik, wie z.B. GPS und Drehratensensor verfeinert, abgesichert und/oder plausibilisiert werden.
