DE102007008254A1

DE102007008254A1 - Betriebsverfahren für ein fahrzeugseitiges verkehrsadaptives Assistensystem

Info

Publication number: DE102007008254A1
Application number: DE102007008254A
Authority: DE
Inventors: Boris Prof. Dr. Kerner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2008-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft neuartige Betriebsverfahren für fahrzeugseitige verkehrsadaptive Assistenzsysteme. Dabei ist die theoretische Basis die Drei-Phasen Theorie des Verkehrs, siehe dazu das Buch von B. S. Kerner, "The Physics of Traffic", Springer, Berlin, New York 2004.

Description

Die Erfindung betrifft Betriebsverfahren für ein fahrzeugseitiges verkehrsadaptives Assistenzsystem, das unter Verwendung von geschwindigkeits- und/oder abstandsbezogenen Messgrößen des Fahrzeugs und wenigstens eines erfassten vorausfahrenden Fahrzeugs eine Beschleunigung oder eine Verzögerung des Fahrzeugs und/oder eine Warnung des Fahrzeugführers bewirkt.
Aufgrund theoretischer Untersuchungen des Verkehrs wurden neuartige Betriebsverfahren für fahrzeugseitige verkehrsadaptive Assistenzsysteme entwickelt. Dabei wurde in früheren Theorien des Verkehrs angenommen, dass für eine Modellierung des Verkehrs ein theoretisches Fundamentaldiagramm, in dem zu einer Verkehrsdichte ein bestimmter Verkehrsfluss gehört, angewendet werden kann (1). Für ein verkehrsadaptives Assistenzsystem bedeutet dies, dass für eine Fahrzeugsgeschwindigkeit das Assistenzsystem einen Ziel-Ortabstand (Soll-Ortabstand) d_soll zum Vordermann anstreben soll (2).
Die Dynamik eines solchen gewöhnlichen Assistenzsystems (ACC: „Adaptive Cruise Control") in einer Umgebung eines Ziel-Ortabstandes ist auf 3 verdeutlicht. Die Fahrzeugsbeschleunigung (Verzögerung) eines ACC-Modus a = a_{modus p} kann durch verschiedene Moden p = 1, 2, ... berechnet werden abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v und anderen gemessenen Charakteristika des Fahrzeugsfolgeverhaltens. Im Allgemeinen entspricht ein ACC-Modus der bekannten Formel amodus p = k1Δd + k2Δv + k3apreceding,wobei: k_i, i = 1, 2, 3 sind die dynamischen Koeffizienten des ACC-Modus „p"; Δd = d – d_soll ist die Abstandsdifferenz zwischen dem Ist-Ortsabstand des Fahrzeug d und dem Ziel-Ortsabstand d_soll zum Vordermann; Δv = v_preceding – v ist die Geschwindigkeitsdifferenz; v ist die Fahrzeugsgeschwindigkeit; v_preceding und a_preceding sind die Geschwindigkeit und die Beschleunigung/Verzögerung des Vordermanns. Falls der Ist-Ortabstand d größer als der Ziel-Ortabstand d_soll ist, beschleunigt das Fahrzeug, um den Ziel-Ortabstand zu erreichen. Falls der Ist-Ortabstand kleiner als der Ziel-Ortabstand ist, verzögert das Fahrzeug, um den Ziel-Ortabstand zu erreichen. Dieses dynamische Fahrzeugsverhalten ist auf 3 durch die punktierten Pfeile symbolisch dargestellt.
Die Größe der dynamischen Koeffizienten k_i, i = 1, 2, 3 eines ACC-Modus bestimmt das dynamische Verhalten des Fahrzeugs: Je größer der jeweilige dynamische Koeffizient ist, desto schneller ist die Änderung der Fahrzeugsgeschwindigkeit bei einer gegebenen Größe der Abstandsdifferenz und/oder der Geschwindigkeitsdifferenz und/oder der Beschleunigung/Verzögerung des Vordermanns. D.h., in einem dynamischen Betriebsmodus, der das Aufholen des Vordermanns gewährleisten soll, sollen die dynamischen Koeffizienten groß sein. Umgekehrt sollen in einem trägeren Betriebsmodus, der eine komfortable Fahrt gewährleisten soll, die dynamischen Koeffizienten klein sein. Dies bedeutet eine Konkurrenz zwischen Komfort und Dynamik, die in einem gewöhnlichen Assistenzsystem stattfindet.
Tatsächlich kann in diesen Fällen ein Assistenzsystem, falls der Ist-Ortabstand d größer als der Ziel-Ortabstand d_soll ist, zwischen den Situationen, bei denen das Aufholen notwendig ist, und den Situationen, bei denen kein Aufholen erforderlich ist, nicht unterscheiden. In verkehrsadaptiven Assistenzsystemen mit einem Ziel-Ortabstand zum Vordermann (2) führt dies zu einem Kompromiss zwischen dynamischem Verhalten eines verkehrsadaptiven Assistenzsystems beim Aufholen des Vordermanns und der komfortablen Fahrt, bei der das Aufholen des Vordermanns nicht notwendig ist. Als Ergebnis des Kompromisses ist es, dass sowohl das Aufholen des Vordermanns nicht so dynamisch als auch die komfortable Fahrt nicht so komfortabel sind, wie ein Fahrer selbst fahren würde. Das kann zu einer Unzufriedenheit mit dem Gesamtsystem Abstandsregelung führen.
Hier schafft die vorliegende Erfindung nun Abhilfe. Theoretische Basis ist dabei Drei-Phasen-Theorie, siehe dazu das Buch von B.S. Kerner, „The Physics of Traffic", Springer, Berlin, New York 2004. In der Drei-Phasen-Theorie wurde gezeigt, dass das theoretische Fundamentaldiagramm (1) zu Ergebnissen der Verkehrssimulationen führt, die qualitativ von den empirisch beobachteten Ergebnissen abweichen. Insbesondere wurde in der Drei-Phasen-Verkehrstheorie gezeigt, dass anstatt des Fundamentaldiagramms (1) eine zweidimensionale Fläche in der Fluss-Dichte Ebene für mögliche Ziel-Ortabstände im homogenen Verkehrsfluss angewendet werden muss, um empirische Verkehrsdaten erklären zu können (4).
Basierend auf der Drei-Phasen Theorie wurde ein neuartiger Abstandsregler vorgeschlagen, siehe DE 103 08 256 A1 , DE 102005017560.0 , DE 102005017559.7 und DE 102005033495.4 . Dabei wird in einem zweidimensionalen Abstandsbereich (2D-Abstandsbereich) mit unendlich vielen verschiedenen Ist-Ortabständen, siehe gestrichelter Abstandsbereich in 4a, falls keine Geschwindigkeitsdifferenz zum Vordermann vorliegt, kein Ziel-Ortabstand verwendet und es ist keine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs in Längsrichtung vorgesehen.
In der Phase der sich bewegenden breiten Staus steht das Fahrzeug zumindest zeitweise still, es gibt also kein durchgängiges Fahrzeug-Folgeverhalten. In Phase des freien Verkehrs werden Fahrzeuge immer wieder einander überholen, auch hier gibt es also kein durchgängiges Fahrzeug-Folgeverhalten. Dagegen ist in der Phase des synchronisierten Verkehrs fast immer ein durchgängiges Fahrzeug-Folgeverhalten vorhanden. Da die Abstandsregelung jedoch stets auf einen bestimmten Vordermann angewiesen ist, entspricht das Fahrzeug-Folgeverhalten stets der Phase des synchronisierten Verkehrs – und zwar unabhängig davon, in welcher Phase des Verkehrs das Fahrzeug sich wirklich befindet. Tatsächlich muss der Fahrer, wenn er sich in einem bewegenden breiten Stau befindet, selbst anfahren, da dies aus Sicherheitsgründen erforderlich ist. Wenn der Fahrer im freien Verkehr einen Überholvorgang des Fahrzeugs oder vorausfahrenden Fahrzeugs erlebt, wird das Fahrzeug-Folgeverhalten unterbrochen, bis ein neuer Vordermann gefunden wird.
Deswegen wird in der vorliegenden Erfindung für jede mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit, also unabhängig von der gerade herrschenden Verkehrsphase, für den Abstand des Fahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug, den Ist-Abstand, ein Abstandsbereich (2D-Abstandsbereich) von Abstandswerten vorgesehen zwischen einer oberen Abstandsgrenze, dem Synchronisationsabstand, und einer unteren Abstandsgrenze, dem Sicherheitsabstand, wobei für den Fall, dass die gemessene Größe des Ist-Abstandes einen Wert innerhalb dieses Bereichs aufweist, ein trägerer Regelmodus angewendet wird, als für Werte außerhalb dieses Bereichs. Dieser trägere Regelmodus wird weiterhin TPACC-Modus oder TPACC-Betriebmodus (TPACC: „Traffic Phase Adaptive Cruise Control") genannt. Anders ausgedrückt gibt es in der v-d-Ebene, wo also verschiedenen Fahrzeuggeschwindigkeiten jeweils Ist-Abstände zugeordnet sind, einen speziell abgegrenzten Abstandsbereich („TPACC-Abstandsbereich"). Dieses jetzt für jede mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehene Verhalten innerhalb des speziell abgegrenzten Abstandsbereichs (gestrichelter 2D-Abstandsbereich in 5) entspricht dem sonst nur in der Phase des synchronisierten Verkehrs vorgesehenen Verhalten (gestrichelter Bereich in 4a).
In der vorliegenden Erfindung wird durch die Einführung abstandsunabhängiger Beschleunigungs- und Verzögerungsbereiche für jede mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit eine sehr komfortable Fahrweise innerhalb des abstandsunabhängigen Beschleunigungs- und Verzögerungs-TPACC-Abstandsbereiches (gestrichelter 2D-Abstandsbereich in 5) erreicht. Dieses führt zu einer Aufhebung der Konkurrenz zwischen Komfort und Dynamik eines Assistenzsystems. Es wird dadurch erreicht, dass eine komfortable Fahrweise des Assistenzsystems nur innerhalb des TPACC-Abstandsbereiches (gestrichelter 2D-Abstandsbereich in 5) stattfindet, während außerhalb des TPACC-Abstandsbereiches ein im Vergleich zum TPACC-Modus viel dynamischeres Verhalten des Assistenzsystems angewendet wird. Um dies zu erreichen, wird in vorliegender Erfindung innerhalb des TPACC-Abstandsbereiches (der gestrichelter 2D-Abstandsbereich in 5) ein träger TPACC-Modus (d.h. mit kleineren dynamischen Koeffizienten bzw. mit dynamischen Koeffizienten, die gleich Null sind) angewendet. Dagegen werden außerhalb des TPACC-Abstandsbereiches weniger trägere Betriebsmoden (mit größeren dynamischen Koeffizienten) angewendet, die ein dynamisches Verhalten des Assistenzsystems, z.B. ein schnelles Aufholen, bewirken.
Im Ergebnis werden durch die vorliegende Erfindung sowohl hohe Sicherheit als auch guter Fahrkomfort gewährleistet und der Zielkonflikt zwischen dem Anspruch auf Dynamik bei gleichzeitigem Komfort gelöst.
Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:
1 das Fundamentaldiagramm früherer Verkehrstheorien (F: freier Verkehr, C: gestauter Verkehr);
2 den Ziel-Abstand über der Fahrzeugsgeschwindigkeit für gewöhnliche Assistenzsysteme (ACC);
3 die Dynamik eines gewöhnlichen ACC;
4 hypothetische homogene Zustände im Verkehrsfluss auf der Fluss-Dichte-Ebene in der Drei-Phasen Theorie;
5 mögliche Abstände vom Vordermann gegen die Geschwindigkeitsfunktion mit einem erfindungsgemäßen TPACC-Abstandsbereich (gestrichelter 2D-Abstandsbereich);
6 einen Abstandsbereich (2D-Abstandsbereich) der TPACC-Anwendung von 5 mit dem Ziel-Ortabstand;
7 die Dynamik der TPACC-Anwendung außerhalb des 2D-Abstandsbereiches;
8 eine mögliche Dynamik der TPACC-Anwendung innerhalb des 2D-Abstandsbereiches;
9 Parameter eines Betriebsmodus der TPACC-Anwendung von 8;
10 Unterbereiche eines Betriebsmodus der TPACC-Anwendung von 8.
11 eine gemeinsame Abstandsgrenze (Abstandsgrenze S₂) zweier unterschiedlicher TPACC-Abstandsbereiche.
Das Fundamentaldiagramm früherer Verkehrstheorien wird in 1 dargestellt, es zeigt den mit F bezeichneten freien Verkehr und C bezeichnet gestauten Verkehr.
2 zeigt den Ziel-Abstand über der Fahrzeugsgeschwindigkeit für gewöhnliche Assistenzsysteme (ACC). Dabei wird z.B. durch den Fahrer ein Ziel-Zeitabstand (Soll-Zeitabstand) τ^(set) angegeben. Der Ziel-Zeitabstand τ^(set) entspricht einem Ziel-Ortabstand (Soll-Ortabstand) d_soll zum Vordermann, der von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängig ist (2). Die Beschleunigung/Verzögerung des gewöhnlichen ACC, falls der Abstandsdifferenz Δd = d – d_soll größer als null ist (Δd = d – d_soll > 0) oder der Abstandsdifferenz kleiner als null ist (Δd = d – d_soll < 0) und sowohl Δv ≈ 0 als auch a_preceding ≈ 0 entspricht (qualitativ) 3.
3 illustriert die Dynamik eines gewöhnlichen ACC. Bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der größer als der Ziel-Ortabstand d_soll ist, beschleunigt man. Bei einem Ist- Ortabstand (Abstand) d, der kleiner als der Ziel-Ortabstand d_soll ist, verzögert man.
4 repräsentiert Synchronisation- und Sicherheitsabstände in der Drei-Phasen-Theorie (B. K. Kerner „The Physics of Traffic" (Springer, Berlin 2004). Diese Theorie ist die theoretische Basis dieser Anmeldung.
5 stellt die möglichen Abstände vom Vordermann gegen die Geschwindigkeit mit einem erfindungsgemäßen „TPACC-Bereich" (gestrichelter Bereich) dar; v_max ist die maximale Fahrzeugsgeschwindigkeit (ein variabler bzw. einstellbarer Parameter). Erkennbar ist der 2D-Bereich der Abhängigkeit des Ist-Abstandes von der Geschwindigkeit für den erfindungsgemäßen TPACC-Modus deren Grenzen für alle mögliche Fahrzeugsgeschwindigkeiten (d.h. von Null bis zur maximalen Fahrzeugsgeschwindigkeit, die eine vorgegebene (variable) Größe ist) gelten.
6 zeigt eine TPACC-Anwendung, bei der der Soll-Ortabstand (Ziel-Ortabstand) d_soll innerhalb des TPACC-Bereiches (gestrichelter Bereich von 5) und/oder an einer der Grenzen „S" (Synchronisationsabstand) oder „Safe" (Sicherheitsabstand) dieses Bereiches liegt. D.h., bei dieser Anwendung gilt die Formel d_safe ≤ d_soll ≤ d_synchron (der Synchronisationsabstand d_synchron entspricht der Kurve „S" und der Sicherheitsabstand d_safe entspricht der Kurve „Safe").
Zusätzlich kann vorgesehen sein die Einführung einer Gewichtung von Betriebsmoden, die durch den 2D-Bereich der Abhängigkeit des Ist-Abstandes von der Geschwindigkeit für das TPACC-Modus bestimmt wird. Weiterhin vorgesehen sein kann die Einführung von Untergrenzen, die die Grenzen des 2D-Bereiches der Abhängigkeit des Ist-Abstandes von der Geschwindigkeit für den TPACC-Modus untergeordnet sind, in der die genannte Gewichtung von 0 bis 1 sich kontinuierlich ändert.
Erfindungsgemäß sind der Synchronisationsabstand (oder die Grenzen des Synchronisationsbereiches) und/oder der Sicherheitsabstand (oder die Grenzen des Sicherheitsbereiches) selbst von Δv und/oder a_preceding anhängig. Mit anderen Worten ist das Umschalten zwischen den Betriebsmoden durch (g_a, g_b) vom Ist-Abstand anhängig.
Bei Abstandsreglern ist es bekannt, verschiedene Regelmoden miteinander zu kombinieren, z.B. amodus y = (1 – hf)amodus z + hfamodus u, f = 1, 2 (1a)wobei der Parameter h_f: 0 ≤ h_f ≤ 1, der eine vorgegebene Funktion der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv = v_preceding – v zwischen der Geschwindigkeit des Vordermanns v_preceding und der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und des durch z.B. den Fahrer vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set) ist, und die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs in dem Betriebsmodus a_{modus u} eine Auswahl aus verschiedenen Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs in mehreren Betriebsmoden a_{modus k}, a_modus
j, ... ist, z.B. amodus z = min(amodus k, amodus j, ...), (1b)oder amodus z = max(amodus k, amodus j, ...). (1c)
Erfindungsgemäß ist nun mindestens ein Abstandsbereich (2D-Abstandsbereich)(gestrichelte 2D-Abstandsbereiche in 5-9) existent, in dem ein TPACC-Betriebmodus in (1a)-(1c) a_modus
r = a_{modus TPACC} realisiert ist, dessen Grenzen für alle mögliche Fahrzeugsgeschwindigkeiten (d.h. von Null bis zur maximalen Fahrzeugsgeschwindigkeit v_max, die eine vorgegebene (variable) Größe ist) gelten (gestrichelte 2D-Abstandsbereiche in 5-9).
Zusätzlich kann innerhalb dieses Bereichs vorgesehen sein, in bestimmten Wertebereichen von Ist-Ortabständen zur Ansteuerung des Assistenzsystems kein Ziel-Ortabstand zu verwenden und keine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs in Längsrichtung vorzusehen, wenn die Differenz zwischen dem Ist-Zeitabstand (oder Ist-Ortabstand) und einem Ziel-Zeitabstand (oder Ziel-Ortabstand) in einem Bereich der Zeitabstände (oder Ortabstände) für den synchronisierten Verkehr liegt (8), deren Grenze vorgebbare und geschwindigkeitsabhängige Werte sind, d.h. das für die Fahrzeugsbeschleunigung (Verzögerung) a in diesen Wertebereichen (siehe DE 103 08 256 A1 ) gilt amodus TPACC = kΔvΔv, (2)wobei Δv = v_preceding – v die Geschwindigkeitsdifferenz ist, k_Δv ist der dynamische Koeffizient, der eine vorgegebene Funktion der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und des durch z.B. den Fahrer vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set) ist, d.h. in (2) k_Δv = k_Δv(v, a_preceding, τ^(set)).
Im Allgemeinen kann die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs a_{modus TPACC} im TPACC-Abstandsbereich (5-9) ein beliebiger anderer träger TPACC-Modus sein als der träge TPACC-Modus in (2).
Weiterhin kann vorgesehen sein, ein anderen (als den TPACC-Modus) Betriebsmodus nur mit einer Gewichtung (g_a bzw. g_b in 9) zwischen 0 und 1 (dann hat z.B. der komfortable TPACC-Modus in 9 die Gewichtung 1 – g_a bzw. 1 – g_b in der Fahrzeugbeschleunigung) anzuwenden, z.B. a = (1 – ga)amodus TPACC + gaamodus k, k = 1, 2, 3, (3) a = (1 – gb)amodus TPACC + gbamodus p, p = 1, 2, 3, (4)wobei a die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs ist; a_{modus x} mit x = k, p die Beschleunigungen (Verzögerungen) des Fahrzeugs in verschiedenen Betriebsmoden sind; g_a, g_b, und a_{modus x} sind vorgegebene Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd = d – d_soll, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set).
Dabei kann die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs eine andere als Formel (1) Kombination der Beschleunigungen (Verzögerungen) der verschiedenen Modi sein: amodus y = (1 – hfg)amodus TPACC + hfgamodus u, (5) wobei u = 1, 2, 3, ..., f = 1, 2, 3, ...; der Parameter h_f kommt aus der Formel (1a), f = 1, 2, 3, ...; die Parameter g = g_a und/oder g = g_b kommen aus Formeln (3), (4). Der Parameter h_f ist eine vorgegebene Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der DifferenzΔd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set). Jeder von den Betriebsmoden a_{modus u} entspricht Formeln (1b) und/oder (1c).
Auch können d_synchron (Synchronisationsabstand) und d_safe (Sicherheitsabstand) Untergrenzen A* und B* (10) zugeordnet sein. Zwischen den Grenzen A* und B* kann die Gewichtung g_a (bzw. g_b) eines Betriebsmodus in (3) und (4) von 0 bis 1 geändert werden (10), d.h. 1 > g_a > 0 und/oder 0 < g_b < 1. Insbesondere an der Untergrenze A*, wo die Gewichtung g_a = 1 ist, verkleinert sie sich, je näher der Ist-Ortabstand d zur Synchronisationsabstandgrenze d_synchron ist, an der g_a = 0 ist. An der Sicherheitsabstandsuntergrenze B*, wo die Gewichtung g_b = 0 ist, vergrößert sie sich, je näher der Ist-Ortabstand d zur Sicherheitsabstandsgrenze d_safe ist, an der g_b = 1 ist (10).
Anstatt der Formel (5) kann die folgende Formel angewendet werden, wenn das Fahrzeug den TPACC-Modus hat, amodus y = (1 – h*f )amodus TPACC + h*f amodus u, (6) wobei der Parameter h*f (0 ≤ h*f ≤ 1) vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Parameter g = g_a und/oder g = g_b aus den Formeln (3) und (4) und auch der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set) sind, z.B. h*f = max(hf, βf), f = 1, 2, 3, (7)oder/und h*f = max(hfmax(g, ω), βm), f = 1, 2, 3, ..., m = 1, 2, (8)wobei h_f(0 ≤ h_f ≤ 1) aus der Formel (1) kommt (Für „und" in (7), (8) sollen „f" verschiedene Nummer sein). Die Parameter β_f(0 ≤ β_f ≤ 1), ω(0 ≤ ω ≤ 1) und β_m (0 ≤ β_m ≤ 1) sind vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set).
Auch kann die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs in einem Betriebsmodus a_{modus y} mit y = 1, 2, ... eine andere als Formel (1) Kombination der Beschleunigungen (Verzögerungen) der verschiedenen Moden sein: amodus y = (1 – hfg)amodus z + hfgamodus u, (9) wobei y = 1, 2, 3, ...; z = 1, 2, 3, ...; u = 1, 2, 3, ..., f = 1, 2, 3, ...; der Parameter h_f kommt aus der Formel (1a), f = 1, 2, 3, ...; die Parameter g = g_a und/oder g = g_b kommen aus Formeln (3), (4). Der Parameter h_f ist eine vorgegebene Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set). Jeder von den Betriebsmoden a_{modus z}, a_{modus u} entspricht Formeln (1b), (1c).
Anstatt der Formel (9) kann die Formel amodus y =(1 – h*f )amodus z + h*f amodus u, (10)angewendet werden, mit dem Unterschied, dass die Parameter h * / f, f = 1, 2, 3, ... in (10) vorgegebene (verschiedene) Funktionen sowohl der Parameter g = g_a und/oder g = g_b aus der Formeln (3) und (4) als auch der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, des Ist-Ortabstands d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set) sind, z.B. die Formeln (7), (8) angewendet werden.
Einige Ausführungsbeispiele (1-12 unten) zur dynamischen Abhängigkeit der Grenze des Synchronisationsabstands (oder der Grenzen des Synchronisationsbereiches) und/oder des Sicherheitsabstands (oder der Grenzen des Sicherheitsbereiches) stellen sich wie folgt dar:

1. Der Synchronisationsabstand d_synchron (oder die Grenzen des Synchronisationsbereiches) verkleinert sich dynamisch, falls Δv < 0. Falls Δv < 0 und a_preceding < 0, verkleinert sich der Synchronisationsabstand (oder die Grenzen des Synchronisationsbereiches) stärker.
2. Der Synchronisationsabstand d_synchron (oder die Grenzen des Synchronisationsbereiches) vergrößert sich dynamisch, falls Δv < 0. Falls Δv > 0 und a_preceding > 0, vergrößert sich der Synchronisationsabstand (oder die Grenzen des Synchronisationsbereiches) sich stärker.
3. Der Synchronisationsabstand (oder die Grenzen des Synchronisationsbereiches) sind durch die Formel (11) bestimmt: dsynchron = max(d(0)synchron (v) – τ2(Δv, v)Δv, dsoll), (11)wobei d(0)synchron (v) = min(dsoll + vc2(v), d(max)synchron (v)), (12)
d(max)synchron (v), c₂(v), τ(p)2 (v) und τ(n)2 (v) sind vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v.
4. Der Synchronisationsabstand (oder die Grenzen des Synchronisationsbereiches) sind durch die Formel (14) bestimmt: dsynchron = d(0)*synchron (v) + H(v, vpreceding, apreceding) (14)wobei
d(0)*synchron (v) ist der Synchronisationsabstand d_synchron bei a_preceding = 0 und Δv = 0; d(0)*synchron (v) ist eine vorgegebene Funktion der Ist-Fahrzeugsgeschwindigkeit v. a(max)d3 < 0; T_pred, a (max) / d3 und a₃ sind vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Ist-Fahrzeugsgeschwindigkeit v.
5. Ein Ausführungsbeispiel für einen Synchronisationsbereich (der Abstandsbereich zwischen der oberen Abstandsgrenze S₁ und unteren Abstandsgrenze S₂) ist auf 11 zu sehen.

Dabei wird der obere Synchronisationsabstand S₁ (in (19) bezeichnet als d_{synchron 1}) des Synchronisationsbereiches durch die Formel (19) bestimmt: dsynchron 1 = dsynchron 2(v, Δv) + c3(v)v, (19)wobei c₃(v) eine vorgegebene Funktion der Ist-Fahrzeugsgeschwindigkeit v ist; d_{synchron 2} ist der untere Synchronisationsabstand S₂ des Synchronisationsbereiches in 11. Dieser untere Synchronisationsabstand d_{synchron 2} wird wie folgt bestimmt: dsynchron 2 = max(d(0)synchron (v) – τ2(Δv, v)Δv, dsoll), (20)wobei
d(0)synchron (v) in (20) ist durch die Formeln (12) bestimmt;
τ₂(Δv, v) in (20) ist durch die Formeln (13) bestimmt.

6. Eine andere Ausführungsform des Beispieles in 11 wird durch die Formel (21) definiert: dsynchron 1 = dsynchron 2(v, Δv) + c3(v)v + H, (21)wobei die Funktion H(v, v_preceding, a_preceding) in (21) durch die Formeln (15)-(18) bestimmt wird; d_synchron
2 ist durch (20) bestimmt; c₃(v) ist eine vorgegebene Funktion der Ist-Fahrzeugsgeschwindigkeit v.
7. In einem Ausführungsbeispiel wird bei dem Ist-Abstand d größer als der Synchronisationsabstand d_{synchron 1} (die Abstandsgrenze S₁ in 11) das Fahrzeug beschleunigt. Wenn der Ist-Abstand gleich oder kleiner als d_{synchron 1} wird, wird der Beschleunigungsmodus des Fahrzeugs auf einen Verzögerungsmodus umgeschaltet. Das bedeutet, weil sich d_synchron
1 (zum Beispiel, durch die Formeln (19) oder (21)) dynamisch verändert, wird dieser Umschaltpunkt vom Ist-Abstand d abhängig. Dieser Verzögerungsmodus gilt, solange d_{synchron 2} ≤ d ≤ d_{synchron 1} wobei d_synchron
2 der Abstandsgrenze S₂ in 11 entspricht. Durch diesen Verzögerungsmodus wird eine Anpassung an das Folgeverhalten im trägeren TPACC-Modus (der TPACC-Modus entspricht der Ist-Abstände d_safe ≤ d ≤ d_{synchron 2}) erreicht.
8. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird bei dem Ist-Abstand d größer als der Synchronisationsabstand d_{synchron 1} (die Abstandsgrenze S₁ in 11) das Fahrzeug auch beschleunigt. Wenn der Ist-Abstand gleich oder kleiner als d_{synchron 1} wird, wird der Beschleunigungsmodus des Fahrzeugs auf einen anderen Modus umschaltet, der abhängig von der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, dem Ist-Ortabstand d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set) eine kleinere Beschleunigung oder eine Verzögerung aufweist. Das bedeutet, weil sich d_{synchron 1} (zum Beispiel, durch die Formeln (19) oder (21)) dynamisch verändert, wird dieser Umschaltpunkt vom Ist-Abstand abhängig. Dieser neue Modus gilt, solange d_{synchron 2} ≤ d ≤ d_{synchron 1}, wobei d_synchron
2 der Abstandsgrenze S₂ in 11 entspricht. Durch diesen Modus wird eine Anpassung an das Folgeverhalten im trägeren TPACC-Modus (der TPACC-Modus entspricht der Ist-Abstände d_safe ≤ d ≤ d_{synchron 2}) erreicht.
9. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird bei dem Ist-Abstand d größer als der Synchronisationsabstand d_{synchron 1} (die Abstandsgrenze S₁ in 11) das Fahrzeug mit der maximal möglichen Fahrzeugsbeschleunigung am a_max beschleunigt. Wenn der Ist-Abstand gleich oder kleiner als d_synchron
1 wird, wird der Beschleunigungsmodus des Fahrzeugs auf einen anderen Modus umgeschaltet. Dieser Modus schaltet von der maximalen Beschleunigung auf eine Verzögerung oder eine kleinere Beschleunigung um. Diese Verzögerung oder die kleinere Beschleunigung ist von der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, dem Ist-Ortabstand d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ^(set) abhängig.
10. Der Sicherheitsabstand d_safe (oder die Grenzen des qSicherheitsbereiches) vergrößert sich dynamisch, falls Δv < 0. Falls Δv < 0 und a_preceding < 0, vergrößert sich der Sicherheitsabstand (oder die Grenzen des Sicherheitsbereiches) stärker.
11. In einem Ausführungsbeispiel wird der Sicherheitsabstand d_safe durch die Formel dsafe = d(0)safe – τ1(v)min(0, Δv) (22) bestimmt, wobei d(0)safe = max(dsoll – vc1(v), d(min)safe (v)); (23) d(min)safe (v), c₁(v) und τ₁(v) sind vorgegebene (verschiedene) Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v.
12. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Sicherheitsabstand d_safe durch die Formel dsafe = min(d(0)safe – τ1(v)min(0, Δv), dsoll) (24)bestimmt, wobei d (0) / safe durch die Formel (23) bestimmt wird.

In 7 ist die Dynamik der TPACC-Anwendung außerhalb des 2D-Bereiches (gestrichelter Bereich ist von 5 genommen) dargestellt. Bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der größer als der Synchronisationsabstand d_synchron ist (d_synchron entspricht der Kurve „S"), beschleunigt man; bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der kleiner als der Sicherheitsabstand d_safe ist (d_safe entspricht der Kurve „Safe") verzögert man, falls Δv ≈ 0 und a_preceding ≈ 0.
8 zeigt eine mögliche Dynamik der TPACC-Anwendung innerhalb des 2D-Bereiches (gestrichelter Bereich ist von 5 genommen). Wie in 7 schon gezeigt wurde, wird das Fahrzeug bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der größer als der Synchronisationsabstand d_synchron ist (Kurve „S"), beschleunigen und bei einem Ist-Ortabstand (Abstand) d, der kleiner als der Sicherheitsabstand d_safe ist (Kurve „Safe"), verzögern, falls Δv ≈ 0 und a_preceding ≈ 0. Neue Eigenschaft im Vergleich mit 7 ist, dass innerhalb des 2D-Bereiches die Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs vom Ist-Abstand d nicht abhängt, d.h. das Fahrzeug bewegt sich abstandunabhängig entsprechend die Formel (2) auch dann, wenn Δd = d – d_soll > 0 oder Δd = d – d_soll < 0 sind, jedoch solange d_safe ≤ d ≤ d_synchron.

Claims

Regelungsverfahren für ein fahrzeugseitiges verkehrsadaptives Assistenzsystem, das unter Verwendung von geschwindigkeits- und/oder abstandsbezogenen Messgrößen des Fahrzeugs und wenigstens eines erfassten vorausfahrenden Fahrzeugs eine Beschleunigung oder eine Verzögerung des Fahrzeugs und/oder eine Warnung des Fahrzeugführers bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass für jede mögliche Fahrzeuggeschwindigkeit für den Abstand des Fahrzeugs zum vorausfahrenden Fahrzeug (Ist-Abstand) ein Abstandbereich von Ist-Abstandswerten vorgesehen ist zwischen einer oberen Abstandsgrenze und einer unteren Abstandsgrenze, wobei für den Fall, dass die gemessene Größe des Ist-Abstands einen Wert innerhalb dieses Abstandbereiches aufweist, ein anderer Regelmodus angewendet wird, als für Werte außerhalb dieses Abstandbereiches, und wobei die obere Abstandsgrenze und/oder die untere Abstandsgrenze für bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeiten von dynamischen Größen des vorausfahrenden Fahrzeugs abhängig ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1, wobei das fahrzeugseitige verkehrsadaptive Assistenzsystem als Abstandsregeltempomat, Notbremssystem, Spurwechselassistent und/oder Einscherwarner ausgebildet ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine obere Abstandsgrenze als Synchronisationsabstand und eine unteren Abstandsgrenze als Sicherheitsabstand ausgebildet sind.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Synchronisationsabstand bzw. die Abstandsgrenze sich vergrößert, falls das vorausfahrende Fahrzeug (Vordermann) langsamer als das Fahrzeug ist, d.h. das Aufhören des Fahrzeugs zu beschleunigen wird bewirkt, indem Abstandsgrenzen vorgeschoben werden.
Betriebsverfahren nach Anspruch 4, wobei eine stärkere Vergrößerung vorgesehen ist, wenn das vorausfahrende Fahrzeug bremst.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Synchronisationsabstand bzw. die Abstandsgrenze sich verkleinert, falls das vorausfahrende Fahrzeug schneller als das Fahrzeug ist, d.h. das Anfangen des Fahrzeugs zu beschleunigen wird bewirkt, indem Abstandsgrenzen zurückgeschoben werden.
Betriebsverfahren nach Anspruch 6, wobei eine stärkere Verkleinerung vorgesehen ist, wenn das vorausfahrende Fahrzeug beschleunigt.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sicherheitsabstand bzw. die Abstandsgrenze sich vergrößert, falls das vorausfahrende Fahrzeug langsamer als das Fahrzeug wird, d.h. das Anfangen des Fahrzeugs zu bremsen wird bewirkt, indem Abstandsgrenzen vorgeschoben werden.
Betriebsverfahren nach Anspruch 8, wobei eine stärkere Vergrößerung vorgesehen ist, wenn das vorausfahrende Fahrzeug bremst.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Sicherheitsabstand bzw. die Abstandsgrenze sich verkleinert, falls das vorausfahrende Fahrzeug schneller als das Fahrzeug wird, d.h. das Aufhören des Fahrzeugs zu bremsen wird bewirkt, indem Abstandsgrenzen zurückgeschoben werden.
Betriebsverfahren nach Anspruch 10, wobei eine stärkere Verkleinerung vorgesehen ist, wenn das vorausfahrende Fahrzeug beschleunigt.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein, zwei oder mehr Ist-Abstandsbereiche zwischen einer jeweiligen oberen Abstandsgrenze und einer jeweiligen unteren Abstandsgrenze vorgesehen sind, wobei für den Fall, dass der Ist-Abstand innerhalb eines dieser Abstandsbereiche liegt, d.h. dass der Ist-Abstand kleiner als die jeweilige obere Abstandsgrenze und größer als die jeweilige untere Abstandsgrenze bei der Fahrzeuggeschwindigkeit ist, jeweils ein verschiedener Regelmodus angewendet wird.
Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beide Abstandsgrenzen eines Abstandsbereichs sich gleichzeitig verändern.
Betriebsverfahren nach Anspruch 13, wobei die Abstandsgrenzen sich in unterschiedliche Richtungen verändern.
Fahrzeug-Steuergerät für ein verkehrsadaptives Assistenzsystem, wobei das Steuergerät ein Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.
Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.