DE102007008257A1

DE102007008257A1 - Betriebsverfahren für ein fahrzeugseitiges verkehrsadaptives Assistenzsystem

Info

Publication number: DE102007008257A1
Application number: DE102007008257A
Authority: DE
Inventors: Boris Prof. Dr. Kerner
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2007-12-06

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_{mod us 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 amod us 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 mögliche Abstände vom Vordermann gegen die Geschwindigkeit mit verschiedenen „TPACC-Modusbereichen", beispielhaft sind A₃ = S und B₂ = Safe;
12 allgemeine Grenzen eines 2D Abstandsbereiches für ein TPACC-Modus;
13 allgemeine Grenzen eines 2D Abstandsbereiches für ein TPACC-Modus bezüglich des Ziel-Ortabstands;
14 Parameter eines Betriebsmodus der TPACC-Anwendung von 11, i = 1, 2,...; j = 1, 2,...;
15 Unterbereiche eines Betriebsmodus der TPACC-Anwendung vom 10, i = 1, 2,...; j = 1, 2,...;
16 eine gemeinsame Abstandsgrenze (Abstandsgrenze S₂) zweier unterschiedlicher 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 2D-Abstandsbereich) dar; v_max ist die maximale Fahrzeugsgeschwindigkeit (ein variabler bzw. einstellbarer Parameter). Erkennbar ist der 2D-Abstandsbereich 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 erfindungsgemäße TPACC-Anwendung, bei der der Soll-Ortabstand (Ziel-Ortabstand) d_soll innerhalb des TPACC-Bereiches (gestrichelter Abstandsbereich von 5) und/oder an einer der Grenzen „S" (Synchronisationsabstand) oder „Safe" (Sicherheitsabstand) dieses Abstandsbereiches 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-Abstandsbereich 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-Abstandsbereiches 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.
Bei Abstandsreglern ist es bekannt, verschiedene Regelmoden miteinander zu kombinieren, z.B. amod us y = (1 – hf)amod us z + hfamod us 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_{mod us u} eine Auswahl aus verschiedenen Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs in mehreren Betriebsmoden a_{mod us k}, a_{mod
us j},... ist, z. B. amod us z = min(amod us k, amod us j,...), (1b)oder amod us z = max(amod us k, amod us 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_{mod
us r} = a_{mod us 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 Abstandsbereichs 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 amod us 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) kΔv = kΔv(v, apreceding,τ( set ))
Im Allgemeinen kann die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs a_{mod us 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)amod us TPACC + gaamod us k, k = 1, 2, 3,..., (3) a = (1 – gb)amod us TPACC + gbamod us p, p = 1, 2, 3,..., (4)wobei a die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs ist; a_{mod us x} mit x = k, p die Beschleunigungen (Verzögerungen) des Fahrzeugs in verschiedenen Betriebsmoden sind; g_a, g_b, und a_{mod us 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: amod us y = (1 – hfg)amod us TPACC + hfgamod us 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 Abstandsdifferenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder des vorgegebenen Ziel-Zeitabstands τ⁽ ^set ⁾. Jeder von den Betriebsmoden a_{mod us u} entspricht Formeln (1b) und/oder (1c).
Auch können d_synchron (Synchronisationsabstand) und d_safe (Sicherheitsabstarid) 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, amod us y = (1 – h*f )amod us TPACC + h*f amod us 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(hf max(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 ⁾.
Erfindungsgemäß existieren zwei oder mehrere Abstandsereiche, deren oberen Grenzen A_i (i = 1, 2,...) und unteren Grenzen B_j sind (11 und 12), in denen Formel (2) durch diesen Anspruch zu verallgemeinern sind: amod us TPACC,l = kΔv,lΔV (9)wobei l = 1, 2,... verschiedene Abstandsbereiche zwischen jeweiligen Paar der Grenzen A_i (i = 1, 2,...) und B_j (j = 1, 2, 3,...) entsprechen. Verschiedene Abstandsbereiche können sich überschneiden.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass für einige (oder alle) Grenzen A_i, die den Ortabständen zum Vordermann
(bzw. dem Ist-Zeitabstand
entsprechen, größer als der Ziel-Ortabstand d_soll der geschwindigkeitsabhängige Ziel-Ortabstand, der vom Fahrer angegeben ist) sind (13), d.h.
(bzw. dem Ziel-Zeitabstand τ⁽ ^set ⁾, d. h.
An den entsprechenden anderen Grenzen B_j dieser Abstandsbereiche in 13 entsprechen die Ortabstände zum Vordermann
(j = 1, 2, 3,...) die kleiner als der Ziel-Ortabstand sind, d.h.
Weiterhin kann vorgesehne sein, dass in mehreren Abstandsereichen (i = 1, 2,..., n; j = 1, 2,..., m) oder allen Abstandsereichen (i = 1, 2,...; j = 1, 2,...) ein oder mehrere Betriebsmodi in denen ein anderer Betriebsmodus nur mit einer Gewichtung (g_a,i bzw. g_b,j in 14) zwischen 0 und 1 angewendet wird, z.B. a = (1 – ga,i)amod us m + ga,iamod us k, m = 1, 2, 3,...; k = 1, 2, 3,...; i = 1, 2,..., (12) a = (1 – gb,j)amod us n + gb,jamod us p, n = 1, 2, 3,...; p = 1, 2, 3,...; j = 1, 2,..., (13)wobei a die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs ist; a_{mod us x} mit x = m, k, n, p sind die Beschleunigungen (Verzögerungen) des Fahrzeugs in verschiedenen Betriebsmoden; g_a,i, g_b,j, und a_{mod us x} sind die vorgegebenen Funktionen der Fahrzeugsgeschwindigkeit v, der Ist-Ortabstand d, der Geschwindigkeitsdifferenz Δv, der Differenz Δd, der Beschleunigung (Verzögerung) des Vordermanns a_preceding und/oder der vorgegebenen Ziel-Zeitabstand τ⁽ ^set ⁾. Dabei verallgemeinern Formeln (12) und (13) die Formeln (3) und (4).
Auch kann die Beschleunigung (Verzögerung) des Fahrzeugs in einem Betriebsmodus a_{mod us x} mit x = m, k, n, p in (12), (13) eine andere als Formel (1) Kombination der Beschleunigungen (Verzögerungen) der verschiedenen Moden sein: amod us y = (1 – hfg)amod us z + hfgamod us u, (14)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,i und/oder g = g_b,j kommen aus Formeln (12), (13). Die Parameter g_a,i, g_b,j, h_f sind vorgegebene (verschiedene) 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_{mod us z}, a_{mod
us u} entspricht Formeln (1b), (1C).
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass den Grenzen A_i und/oder B_j Untergrenzen A * / i, i = 1, 2,... und B * / j, j = 1, 2, ... zugeordnet sind (punktierte Linien in 15). Zwischen der Grenzen A_i und A * / i, i = 1, 2,... bzw. B_j und B * / j, j = 1, 2,.. kann die Gewichtung g_a,j (bzw. g_b,j) eines Betriebsmodus in (12)–(14) von 0 bis 1 geändert werden (15), d.h. 1 > g_a,i > 0 und/oder 0 < g_b,j < 1. Insbesondere an der Untergrenze A * / i kann die Gewichtung g_a,i = 1 sich verkleinern je näher der Ist-Ortabstand d zur Grenze A_i ist, an der g_a,j = 0 ist. An der Untergrenze B * / j kann die Gewichtung g_b,j = 0 sich vergrößern je näher der Ist-Ortabstand d zur Grenze B_j ist, an der g_b,j = 1 ist (15).
Dabei kann einer von den Grenzabständen
i = 1, 2, 3,... dem Synchronisationsabstand d_synchron entsprechen (Kurve S in 5), z.B.
in 11 (d.h. A3 = S).
Weiterhin können die Untergrenzen A * / i, i = 1, 2,... und B * / j, j = 1, 2,... der Unterbereiche 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 ⁾ sein.
Anstatt der Formel (14) kann die Formel amod us y = (1 – h*f )amod us z + h*f amod us u, (15)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,i und/oder g = g_b,j aus der Formeln (12) und (13) 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.
In 7 ist die Dynamik der TPACC-Anwendung außerhalb des 2D-Abstandsbereiches (gestrichelter 2D-Abstandsbereich 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-Abstandsbereiches (gestrichelter 2D-Abstandsbereich 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-Abstandsbereiches 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, zwei oder mehr Abstandsbereiche von Ist-Abstandswerten zwischen einer jeweiligen oberen Abstandsgrenze und einer jeweiligen unteren Abstandsgrenze vorgesehen sind, wobei für den Fall, dass die gemessene Größe des Ist-Abstands einen Wert innerhalb eines dieser Abstandsbereiche aufweist, 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 Anspruch 1, wobei das fahrzeugseitige verkehrsadaptive Assistenzsystem als Abstandsregeltempomat, Notbremssystem, Spurwechselassistent und/oder Einscherwarner ausgebildet ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der trägere Regelmodus eine abstandsunabhängige Regelung vorsieht.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei wenigstens eine Abstandsgrenze von Messgrößen des Fahrzeugs und/oder mindestens eines vorausfahrenden Fahrzeugs dynamisch abhängig ist.
Betriebsverfahren nach Anspruch 4, wobei wenigstens eine Abstandsgrenze mit zunehmender Geschwindigkeit ebenfalls einen größeren Abstand aufweist.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei wenigstens einer Abstandsgrenze sich bei negativer Differenzgeschwindigkeit (zwischen der Geschwindigkeit des Vordermanns und der Geschwindigkeit des Fahrzeugs) der jeweilige Abstand auf dieser Abstandsgrenze erhöht.
Betriebsverfahren nach Anspruch 6, wobei sich mit zunehmendem Betrag der negativen Differenzgeschwindigkeit auch der jeweilige Abstand auf dieser Abstandsgrenze stärker erhöht.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei bei wenigstens einer Abstandsgrenze sich beim Erreichen einer Verzögerungsgrenze des Vordermannes der jeweilige Abstand auf dieser Abstandsgrenze erhöht.
Betriebsverfahren nach Anspruch 8, wobei sich mit zunehmender Verzögerung des Vordermannes der jeweilige Abstand auf dieser Abstandsgrenze stärker erhöht.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei bei wenigstens einer Abstandsgrenze sich bei positiver Differenzgeschwindigkeit der jeweilige Abstand auf dieser Abstandsgrenze verkleinert.
Betriebsverfahren nach Anspruch 10, wobei sich mit zunehmender Differenzgeschwindigkeit der jeweilige Abstand auf dieser Abstandsgrenze stärker verkleinert.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei bei wenigstens einer Abstandsgrenze sich beim Erreichen einer Beschleunigungsgrenze des Vordermannes der jeweilige Abstand auf dieser Abstandsgrenze verkleinert.
Betriebsverfahren nach Anspruch 12, wobei sich mit zunehmender Beschleunigung des Vordermannes der jeweilige Abstand auf dieser Abstandsgrenze stärker verkleinert.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei beim Überschreiten einer Abstandsgrenze von Beschleunigung des Fahrzeugs auf Verzögerung oder umgekehrt umgeschaltet wird.
Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Abstandsbereiche in der Abstands-Geschwindigkeitsebene verschieden voneinander sind.
Betriebsverfahren nach Anspruch 15, wobei teilweise gemeinsame Abstandsbereiche, wobei die Abstandsgrenzen voneinander unterschiedlich sind, vorgesehen sind.
Betriebsverfahren nach Anspruch 16, wobei eine Abstandsgrenze wenigstens teilweise gemeinsam ist.
Fahrzeug-Steuergerät für ein verkehrsadaptives Assistenzsystem, wobei das Steuergerät ein Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 umfasst.
Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17 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 17 durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.