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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Diese Erfindung betrifft allgemein ein System zur Vermeidung einer Kollision mit rückwärtigem Querverkehr (RCTCA, im Englischen: Rear Cross-Traffic Collision Avoidance) und insbesondere ein RCTCA-System, das ermittelt, ob der Querverkehr eine Kollisionsgefahr verursachen kann, und gegebenenfalls eine geeignete Maßnahme ergreift.
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2. Diskussion des Standes der Technik
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Verschiedene Typen von Sicherheitssystemen sind aus dem Stand der Technik bekannt, um die Insassen eines Fahrzeuges in dem Fall einer Kollision zu schützen. Einige dieser Systeme versuchen, die Kollision zu verhindern, bevor diese auftritt, indem der Fahrzeugbetreiber vor einer möglichen Kollisionssituation gewarnt wird. Beispielsweise kann ein Vorwärts-Kollisionswarnsystem (FCW-System) eine vorwärts schauende Laser- oder Radareinrichtung verwenden, die den Fahrer des Fahrzeugs vor einer möglichen Kollisionsgefahr alarmiert. Die Alarmsignale können eine sichtbare Anzeige auf der Instrumententafel des Fahrzeugs oder auf einem Head-Up-Display (HUD) sein und/oder können eine hörbare Warnung oder eine Vibrationseinrichtung sein, wie beispielsweise ein HAPTIC-Sitz. Andere Systeme versuchen, eine Kollision durch ein direktes Ausführen einer Bremsmaßnahme zu verhindern, wenn der Fahrer versäumt, auf ein Alarmsignal rechtzeitig zu reagieren.
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Aus der
DE 103 52 800 A1 sind ein System und ein Verfahren für ein Fahrzeug zur Vermeidung einer Kollision mit rückwärtigem Querverkehr bekannt, bei denen Zielfahrzeuge im Querverkehr detektiert werden, Zielfahrzeuge im Querverkehr, die das eigene Fahrzeug möglicherweise stören, identifiziert und verfolgt werden und bestimmte Maßnahmen ergriffen werden, wenn eine mögliche Kollision mit einem der Zielfahrzeuge ermittelt wird, wobei des Fahrzeug abgebremst wird, wenn ein hohes Gefahrenpotential bestimmt wird.
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In der
DE 43 13 568 C1 ist ein Verfahren zur Leithilfe für einen Fahrspurwechsel beschrieben, bei dem für die Entscheidung über die Durchführung des Fahrspurwechsels auch eine zumutbare Verzögerung anderer Fahrzeuge berücksichtigt wird.
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Ferner beschreibt die
DE 101 36 410 A1 ein Zweiradmodell für ein Einparkhilfesystem, das den Weg eines eigenen Fahrzeugs und dessen Krümmung voraussagt.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System und ein Verfahren für ein Fahrzeug zur Vermeidung einer Kollision mit rückwärtigem Querverkehr zu schaffen, bei dem Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung bei großer Kollisionsgefahr zuverlässig eingeleitet und bei geringem Kollisionsrisiko vermieden werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9.
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Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein System zur Vermeidung einer Kollision mit rückwärtigem Querverkehr für ein eigenes Fahrzeug offenbart, das in dem Fall einer Kollisionsgefahr durch den Querverkehr eine bestimmte Maßnahme bereitstellt, wie zum Beispiel ein Fahreralarmsignal oder ein automatisches Bremsen. Das System umfasst Objektdetektionssensoren zum Detektieren von Objekten, wie zum Beispiel Fahrzeugen, und zum Bereitstellen von Objektsensorsignalen, sowie Fahrzeugsensoren, um Fahrzeug-Drehzustände in dem eigenen Fahrzeug zu erfassen und Fahrzeugsensorsignale bereitzustellen. Das System umfasst auch einen auf die Objektsensorsignale ansprechenden Prozessor zur Objektverfolgung und -klassifizierung, der Objekte identifiziert und verfolgt, die das eigene Fahrzeug möglicherweise stören können. Das System umfasst auch einen auf die Fahrzeugsensorsignale ansprechenden Prozessor zur Voraussage eines Wegs eines Host-Fahrzeugs, der Wegkrümmungssignale bereitstellt, welche die Krümmung des Wegs des eigenen Fahrzeuges anzeigen, wenn sich dieses rückwärts bewegt. Das System umfasst auch einen Prozessor zur Auswahl eines Zielobjekts, der mögliche Objekte auswählt, die sich auf einem Kollisionsweg mit dem eigenen Fahrzeug befinden können. Das System umfasst auch einen Prozessor zur Gefahreinschätzung, der ermittelt, ob eine Maßnahme ergriffen werden sollte, um eine Kollision mit einem Objekt zu vermeiden.
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Zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich werden, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gesetzt werden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Diagramm, das eine mögliche Fahrzeugkollisionssituation infolge eines Rückwärtsfahrens eines Fahrzeugs in den Querverkehr zeigt;
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2 ist ein Blockdiagramm, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein System zur Vermeidung einer Kollision mit rückwärtigem Querverkehr zeigt;
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3 ist ein Zweiradmodell eines Fahrzeugs, das Variablen zeigt, die bei der Berechnung der Fahrzeugbewegung verwendet werden;
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4 ist ein Flussdiagramm, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Prozess zur Sensorfusion zeigt;
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5 ist ein Anlagenmodell der dynamischen Bewegung zwischen einem eigenen Fahrzeug und einem Zielfahrzeug;
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6 ist ein Diagramm, das eine Skizze eines Fahrzeugs in Weltkoordinaten zeigt, das aus einer Parklücke rückwärts herausfährt;
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7 ist eine Skizze, die ein Fahrzeug in einem Fahrzeugkoordinatensystem zeigt, das aus einer Parklücke rückwärts herausfährt;
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8 ist eine Draufsicht, die Fluchtwege für ein Zielfahrzeug zeigt; und
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9 ist ein Zustandsübergangsdiagramm für das RCTCA-System der Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Diskussion der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein System zur Vermeidung einer Kollision mit rückwärtigem Querverkehr gerichtet ist, ist nur beispielhafter Natur und ist in keiner Weise dazu gedacht, die Erfindung oder ihre Einsatzmöglichkeiten oder Verwendungen einzuschränken. Beispielsweise bezieht sich die nachstehende Diskussion insbesondere auf ein Fahrzeug, das aus einer Parklücke rückwärts herausfährt. Die Erfindung wird jedoch, wie Fachleute einsehen werden, in anderen Fahrsituationen Anwendung finden.
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Die vorliegende Erfindung schlägt ein System zur Vermeidung einer Kollision mit rückwärtigem Querverkehr (RCTCA-System) vor, das einen Fahrer eines Fahrzeugs bei der Vermeidung von Konflikten mit Querverkehr unterstützt, der sich von beiden Seiten nähert, wenn man mit langsamen Geschwindigkeiten aus einer Parklücke rückwärts herausfährt, indem Warnungen bereitgestellt werden und die Bremsen des Fahrzeugs möglicherweise automatisch betätigt werden. 1 ist eine Darstellung des Typs einer möglichen Kollisionssituation, die das RCTCA-System der Erfindung zu vermeiden versucht. In dieser Darstellung ist ein eigenes Fahrzeug 10 gezeigt, das aus einer Parklücke in den Querverkehr vor ein Zielfahrzeug 12 rückwärts herausfährt.
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2 ist ein Blockdiagramm eines RCTCA-Systems 20 der Erfindung. Das System 20 weist Objektdetektionssensoren 22 auf, die eine Position und eine Geschwindigkeit eines Objekts melden können, wie beispielsweise ein 24 GHz Ultrabreitband-Radar- und/oder ein Kamerasystem, mit einer Fähigkeit zur Objektdetektion. Die Objektdetektionssensoren 22 werden sich üblicherweise an der Rückseite oder den Seiten des Fahrzeugs befinden. Das System weist auch im Fahrzeug befindliche Sensoren 24 auf, wie zum Beispiel Lenkrad-Winkelsensoren, Gierratensensoren usw., welche die Drehrate des Fahrzeugs identifizieren können. Sensorsignale werden von den Objektdetektionssensoren 22 und den im Fahrzeug befindlichen Sensoren 24 an eine System-Prozesseinheit 26 gesendet, welche die Sensordaten verarbeitet.
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Die Signale der Objektdetektionssensoren 22 werden an einen Prozessor zur Objektverfolgung und -klassifizierung 28 gesendet, der ein oder mehrere mögliche Zielobjekte identifiziert und ein Verfolgen der Zielobjekte bereitstellt, wie zum Beispiel des Ortes, der Richtung, der Entfernung, der Geschwindigkeit usw. des Zielobjekts. Systeme zur Objektverfolgung und -klassifizierung, die diese Funktion ausführen, sind den Fachleuten wohlbekannt. Der Prozessor zur Objektverfolgung und -klassifizierung 28 integriert die Objektabbildungen von verschiedenen Sensoren, führt mehrfache Messwerte desselben Objekts zu einem einzigen Messwert zusammen, verfolgt das Objekt über aufeinanderfolgende Zeitfenster hinweg, beispielsweise durch eine Verwendung von Kalman-Filtern, und erzeugt eine fusionierte Objektliste in dem Fahrzeugbezugssystem. Die fahrzeugeigenen Sensorsignale der Fahrzeugsensoren 24 werden an einen Prozessor zur Voraussage eines Wegs eines Host-Fahrzeugs 30 gesendet, der die Fahrzeugsensorsignale verwendet, um eine Anzeige der Krümmung des Wegs des eigenen Fahrzeugs 10 bereitzustellen, während dieses aus der Parklücke rückwärts herausfährt.
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Die Zielobjekt-Verfolgungssignale von dem Prozessors 28 und der Weg des eigenen Fahrzeugs 10 von dem Prozessor 30 werden an einen Prozessor zur Auswahl des Zielobjekts 32 gesendet, der aus der fusionierten Objektliste mögliche Objekte auswählt, die sich auf einem Kollisionsweg mit dem eigenen Fahrzeug 10 befinden können, wie unten im Detail diskutiert wird.
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Die ausgewählten Zielobjekte, die sich auf einem möglichen Kollisionskurs mit dem eigenen Fahrzeug 10 befinden können, werden an einen Prozessor zur Gefahreinschätzung 34 gesendet, der eine Entscheidungslogik verwendet, welche die ausgewählten auf dem Weg liegenden Objekte aufnimmt, um zu ermitteln, ob eine mögliche Kollision existiert, ob ein Alarmsignal ausgegeben werden sollte, ob die Fahrzeugbremsen betätigt werden sollten usw., wie ebenso unten im Detail diskutiert wird. Der Prozessor zur Gefahreinschätzung 34 wird an der Entscheidungsraute 36 ermitteln, ob die Gefahr gering ist, und gegebenenfalls ein Signal an eine Fahrer-Fahrzeug-Schnittstelleneinrichtung 38 senden, die dem Fahrer einen bestimmten Typ einer Warnung bereitstellt, wie zum Beispiel eine hörbare Warnung, eine sichtbare Warnung, eine Sitzvibration usw. Der Prozessor zur Gefahreinschätzung 34 wird an der Entscheidungsraute 40 auch ermitteln, ob eine mögliche Kollision unmittelbar bevorsteht, und bei Block 42 gegebenenfalls bewirken, dass die Fahrzeugbremsen betätigt werden und das Fahrzeuggas deaktiviert wird.
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Der Prozessor zur Voraussage eines Fahrzeugwegs 30 modelliert das Fahrzeug mittels eines Zweiradmodells, das durch einen Bewegungsvektor uH mit den Komponenten Gierrate ωH, Längsgeschwindigkeit υxH und Quergeschwindigkeit υyH repräsentiert wird. 3 ist eine Darstellung eines Zweiradmodells des eigenen Fahrzeugs 10, das verschiedene Parameter der Bewegung zeigt. Die im Fahrzeug befindlichen Sensoren 24 liefern Messwerte einer Fahrzeuggeschwindigkeit υxo, einer Querbeschleunigung ayo und einer Winkelgeschwindigkeit ωHo. Der Lenkrad-Winkelsensor liefert den Vorderradwinkel δf. Da das RCTCA-System 20 üblicherweise unter Niedriggeschwindigkeitsbedingungen mit einem großen Vorderradwinkel arbeitet, wird eine kinematische Einschränkung verwendet, um die gemessene Gierrate ωHo zu korrigieren. Es wird angenommen, dass die Korrektur δωH ein Prozess einer Zufallsbewegung ist, so dass das Anlagenmodell geschrieben werden kann als: δωH(t + 1) = δωH(t) + ∊ (1)
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Dabei ist ∊ ein Gaußscher Prozess des weißen Rauschens mit Mittelwert Null.
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Die Beobachtungsgleichungen können geschrieben werden als:
ay0 = (ωHo + δωH)υxo + ν2 (3) -
Dabei stehen ν1 und ν2 für ein Messwertrauschen, das als Gaußscher Zufallsprozess des weißen Rauschens mit Mittelwert Null modelliert wird.
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Ein Kalman-Filter wird verwendet, um die Korrektur δωH abzuschätzen. Danach kann der Bewegungsvektor υH berechnet werden als: υxH = υxo (4) ωH = ωHo + δωH (5) υyH = bωH (6)
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4 ist ein Blockdiagramm 50, das den Fusionsprozess in dem Prozessor zur Objektverfolgung und -klassifizierung 28 zeigt. Der Fusionsprozess nimmt an, dass Beobachtungen aufeinanderfolgend verarbeitet werden, und beginnt mit der Erfassung der Beobachtungen der einzelnen Sensoren 22. Ein Prozessor zur zeitlichen Synchronisation der Sensortransformation 52 empfängt die verschiedenen Sensorsignale von den Objektdetektionssensoren 22 sowie von Block 54 eine Sensorlage und -verzögerungszeit und transformiert bei Block 56 die Objektabbildungen der einzelnen Sensoren 22 basierend auf der geschätzten Lage und der Verzögerungszeit jedes Sensors 22 in eine vereinheitlichte Objektabbildung in dem Fahrzeugbezugssystem. Die Objektabbildung wird bei Block 58 in einem Prozess zur Datenzuordnung und zur räumlichen Fusion angewendet, der die vereinheitlichte Objektabbildung mit bekannten Entitäten vergleicht, die von einer fusionierten Verfolgungsliste 60 bereitgestellt werden. Die Beobachtungen können die beobachtete Position einer Entität, wie zum Beispiel eine Entfernung, einen Azimut und eine Änderungsrate der Entfernung sowie eine Information der Identität und Parameter repräsentieren, die eine Identifizierung der Entität betreffen können, wie zum Beispiel ein Konfidenzniveau, eine Reife der Verfolgung und eine geometrische Information der Entität. Der Prozess der Datenzuordnung vergleicht Beobachtungen systematisch mit den bekannten fusionierten Bahnen und ermittelt, ob die Beobachtungsbahnen in Beziehung stehen oder nicht. Der Prozess zur räumlichen Fusion gruppiert die Beobachtungen, die derselben fusionierten Bahn zugeordnet sind und gibt die Gruppe der räumlichen Fusion an einen Prozess zur gebündelten Beobachtung 62 aus. Ein Kalman-Filter-Verfolger 64 verwendet die gebündelten Beobachtungen und eine Eigenbewegung des Fahrzeugs aus Block 66, um die fusionierten Bahnen zu aktualisieren. Das verfolgte Zielobjekt wird anschließend in Block 68 bewertet.
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In einem zweiten Strang ruft der Prozessor zur Datenzuordnung 58 die Kandidatenpaare von den Paaren der Beobachtungsbahnen eines bestimmten Sensors 22 ab und wählt die Paare mit guten Übereinstimmungsbewertungen aus, um die Position und die Lage des Sensors 22 abzuschätzen. Die Information wird an den Prozessor zur Abschätzung der Verzögerungszeit 70 gesendet, der die Synchronisierungsuhr als Zeitreferenz verwendet, um die Verzögerungszeit in jedem Messzyklus herauszufinden.
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Ein Fehlermodell wird verwendet, um eine Sensorkorrektur bereitzustellen. Ein Sensor k ist in der Lage m = (x
0, Y
0, θ
0) bezogen auf das Fahrzeugbezugssystem angebracht, wobei θ
0 die Orientierung bezüglich der Mittelachse des Sensors bezeichnet. Die Messung eines Objekts ist ein dreidimensionaler Vektor o = (r, θ, υ
r), wobei r und θ die Entfernungs- bzw. Azimutwinkelmesswerte in dem Sensorbezugssystem sind und υ
r die Entfernungs-Änderungsrate entlang der Azimutachse bezeichnet. Mit einem zufälligen Fehler in der Messung wird das Beobachtungs- und Fahrzeugbezugssystem, das aus dem Vektor o ermittelt wird, eine Wahrscheinlichkeitsverteilung, deren Größe durch die Fehlervarianzen des Sensors charakterisiert werden kann. Die Fehlervarianzen
, die in der Beschreibung der Sensoren gefunden werden, bestimmen die Genauigkeit der Sensormessung. Neben den Varianzen für die Messwerte wird eine extrem große Quantität oder Unendlichkeit
hinzugefügt, die der nicht beobachtbaren Tangentialgeschwindigkeit υ
t entspricht. Durch die Verwendung einer Kovarianzmatrix, welche die Komponente der Tangentialgeschwindigkeit υ
t einschließt, werden die Sensoren
22 mit komplementären Leistungscharakteristiken und unterschiedlichen Orientierungen auf eine vereinheitlichte Weise behandelt.
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Der Prozessor zur Datenzuordnung 58 ermittelt die Antwort als die gegebenen Beobachtungen oi, für i = 1, ..., N, von einem oder mehreren der Sensoren 22 betreffend wie der Prozess ermittelt, welche Beobachtungen zusammengehören und Beobachtungen desselben Zielobjekts repräsentieren. Wie hierin diskutiert, wird die Zuordnung durch ein Berechnen einer Zuordnungsmatrix ermittelt. Die (i, j)-Komponente der Matrix ist das Ähnlichkeitsmaß, welche die Nähe einer Beobachtung oi(t) und der vorausgesagten Beobachtung o ~j(t) aus einem im Voraus bestimmten Zustandsvektor xj(t – 1) vergleicht. Die Mahalanobis-Distanz wird verwendet als: d(oi, o ~j) = (oi – o ~j)T(Pi + Pj)(oi – o ~j) (7)
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Dabei bezeichnen Pi und Pj die Kovarianzmatrizen der gegebenen Beobachtung oi(t) bzw. der vorausgesagten Quantität o ~j .
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Bei dem vorgeschlagenen System weist eine Zuweisungslogik die Beobachtung der nächsten benachbarten Bahn zu, insbesondere gemäß der Näherung des nächsten Nachbarn, d. h. j = arg minjd(oi, o ~j) .
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Nachdem die Zuordnung hergestellt ist, welche die Beobachtungen oi mit den vorausgesagten Beobachtungen o ~j in Beziehung setzt, besteht ein Schlüsselproblem darin, einen Wert eines Zustandsvektors x(t) zu ermitteln, der am besten zu den beobachteten Daten passt. Um die Formulierung und den Verarbeitungsablauf für den Optimierungsprozess darzustellen, verwendet der Prozessor 28 ein Verfahren der gewichteten kleinsten Quadrate, um zusammengehörende Beobachtungen in dem Fahrzeugbezugssystem zu einer gebündelten Beobachtung y zu gruppieren.
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Einer oder mehrere Sensoren können ein Objekt beobachten und mehrfache Beobachtungen melden, die sich auf die Zielobjekt-Position x beziehen. Die unbekannte fusionierte Beobachtung wird in dem Fahrzeugbezugssystem durch einen Vektor y repräsentiert, der durch eine Zeit- und Variantenbeobachtungsgleichung g(o, y) = 0 ermittelt wird. Mit der tatsächlichen Beobachtung o* und der geschätzten Beobachtung y* kann die Näherung für g(o, y) in erster Ordnung geschrieben werden als:
Wobei
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Gleichung (8) wird zu einer linearisierte Form als:
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Der Rest o – o* gibt die Differenz zwischen der rauschfreien Beobachtung o und der tatsächlichen Beobachtung o* an. Daher kann die Quantität o – o* als Beobachtungsrauschen behandelt werden.
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Wenn Γo das Beobachtungsrauschen bezeichnet, wird die Kovarianzmatrix (Γε) des Rests ε in Gleichung (11) zu: Γε = BΓoBT (12)
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Es wird angenommen, dass sich eine Gesamtzahl von K unabhängigen Beobachtungen von K Sensoren, {o
k|k = 1, ..., K}, auf die fusionierte Quantität y bezieht. Folglich kann Gleichung (11) entwickelt werden zu:
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Wenn man mittels des Gauss-Markov-Theorems die lineare Schätzung der minimalen Varianz für y in Gleichung (13) erhält, ergibt sich:
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Der Prozess der Erfindung nimmt an, dass das Zielobjekt ein Manöver unter konstanter Geschwindigkeit entlang eines kreisförmigen Wegs ausführt. Dieser Typ der Bewegung ist für den Verkehr von Bodenfahrzeugen üblich. 5 stellt ein Anlagenmodell der Bewegungsdynamik eines eigenen Fahrzeugs 80 und eines Zielfahrzeugs 82 dar. Wie oben diskutiert, umfasst der Messwert y in dem Fahrzeugbezugssystem xo, yo, υxo und υyo. Der dynamische Zustand des Zielfahrzeugs wird durch x = (x, y, ψ, ω, υ) repräsentiert, wobei die Quantitäten x, y und ψ die Lage des Zielfahrzeugs 82 bezeichnen und ω und υ den kinematischen Zustand des Zielfahrzeugs bezeichnen.
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Die dynamische Entwicklung des Zielobjektzustands x' = f(x, uH) ist gegeben durch: x' = x + (υcosψ + yωH – υxH)ΔT + ΔTcosψ∊2 (15) y' = y + (υsinψ – xωH – υyH)ΔT + ΔTsinψ∊2 (16) ψ' = ψ + (ω – ωH)ΔT + ΔT∊1 (17) ω' = ω + ∊1 (18) υ' = υ + ∊2 (19)
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Die Beobachtungsgröße y = h(x, UH) ist gegeben durch: xo = x + ν1 (20) yo = y + ν2 (21) υxo = υcosψ + yωH – υxH + ν3 (22)
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Dabei sind E1 und E2 zwei weiße Zufallsprozesse mit Gaußscher Verteilung mit Mittelwert Null, und νj für j = 1, 2, 3 stellen das Messwertrauschen dar, um weiße Gaußsche Zufallsprozesse mit Mittelwert Null zu modellieren.
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Nachdem die Beobachtungsgleichungen, die einen Zustandsvektor mit vorausgesagten Beobachtungen in Beziehung setzen, und ebenso die Bewegungsgleichungen für das dynamische System aufgestellt sind, kann eine Version eines erweiterten Kalman-Filters (EKF) als Verfolgungsalgorithmus verwendet werden.
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Die Funktion des Prozessors zur Auswahl des Zielobjekts 32 ist es, Objekte auszuwählen, die sich auf dem projizierten Weg des eigenen Fahrzeugs 10 befinden. 6 stellt ein eigenes Fahrzeug 90 dar, das aus einer Parklücke rückwärts herausfährt, wobei sich zwei Zielfahrzeuge 92 und 94 in entgegengesetzter Richtung zueinander und rechtwinklig zu der Fahrtrichtung des eigenen Fahrzeugs bewegen. 7 stellt das Szenario von 6 in dem Koordinatensystem des eigenen Fahrzeugs dar. Die Wege der Zielfahrzeuge 92 und 94 werden aufgrund der Drehung des eigenen Fahrzeugs 90 kreisförmig. Das Zielfahrzeug 94 befindet sich auf einem divergierenden Weg. Das Zielfahrzeug 92 hingegen befindet sich auf einem konvergierenden Weg und sollte ausgewählt werden, da sein projizierter Weg in die Kontur des eigenen Fahrzeugs eindringt. Die zur Entscheidung führenden Kriterien können mathematisch wie folgt bereitgestellt werden.
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Die Objektabbildung aus der Objektfusion sei {xi|i = 1, ..., N}, und jedes Objekt weist die Komponenten auf, von denen x die longitudinale Verschiebung ist, y die Querverschiebung ist, ϕ die Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist, ω die Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs bezogen auf die Weltkoordinaten ist und υ die Fahrzeuggeschwindigkeit bezogen auf die Weltkoordinaten ist. Die relativen Geschwindigkeiten bezogen auf das Fahrzeugbezugssystem werden zu: υxr = υcosψ + yωH – υxH (23) υyr = υsinψ – xωH – υyH (24) ωr = ω – ωH (25)
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Dabei sind υxH, νyH und ωH die Komponenten des Fahrzeugbewegungsvektors uH.
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Wie in
7 gezeigt, ist unter der Annahme der konstanten Geschwindigkeit sowohl für das eigene Fahrzeug
90 als auch für die Zielfahrzeuge
92 und
94 der kombinierte projizierte Weg kreisförmig. Indem der relative Geschwindigkeitsvektor ν = (υ
rx, υ
ry) ist, kann der Radius des Wegs berechnet werden als, wenn ω
r = 0:
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Der Einheitsvektor in der Fahrtrichtung des Zielfahrzeugs wird mit
t = ν / ∥ν∥ bezeichnet. Danach wird der Normalenvektor n des Wegs des Zielfahrzeugs berechnet als:
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Dabei ist rot(π/2) eine Drehmatrix, (d. h.
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Folglich kann der Mittelpunkt des kreisförmigen Wegs geschrieben werden als: c = Rn + r (28)
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Dabei bezeichnet r den Positionsvektor des Zielobjekts (x, y).
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Indem die bekannten Orte der vier Ecken in der Kontur des eigenen Fahrzeugs
90 als d
k für k 1, 2, 3, 4 repräsentiert werden, kann die Quantität I
k berechnet werden, die wiederspiegelt, ob die Ecken durch den kreisförmigen Weg umschlossen sind:
für k = 1, 2, 3, 4.
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Folglich lautet die Entscheidungsregel des Auswahlprozesses, das Objekt dann und nur dann auszuwählen, wenn die vier Größen Ik für k = 1, 2, 3, 4 unterschiedliche Vorzeichen aufweisen. Dies ergibt sich unmittelbar, wie in den 6 und 7 gezeigt ist. Der Objektweg dringt in die Kontur des eigenen Fahrzeuges dann und nur dann ein, wenn die vier Ecken auf verschiedenen Seiten des Wegs liegen.
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Nicht alle der Zielobjekte stellen eine Gefahr für das eigene Fahrzeug 10 dar. In dem Prozessor zur Gefahreinschätzung 34 wird eine Maßnahme nur unter den folgenden zwei Bedingungen aktiviert. Eine Warnung wird bereitgestellt, wenn der Fahrer des Zielfahrzeugs 12 ein Manöver ausführen müsste, das die Warnungskriterien dafür erfüllt, dass entweder oberhalb eines Schwellenwerts, beispielsweise 0,1 g, gebremst werden muss oder mit einer Querbeschleunigung oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts, beispielsweise 0,05 g, ausgewichen werden muss, um eine Kollision zu vermeiden. Ein automatisches Bremsen wird bereitgestellt, wenn der Fahrer des Zielfahrzeugs 12 ein Manöver ausführen müsste, das die Kriterien des automatischen Bremsens dafür erfüllt, dass entweder oberhalb eines Schwellenwerts, beispielsweise 0,3 g, gebremst werden muss oder mit einer Querbeschleunigung oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes, beispielsweise 0,15 g, ausgewichen werden muss, um eine Kollision mit dem eigenen Fahrzeug 10 zu vermeiden.
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Die erforderliche Longitudinalabbremsung a
req, die als die minimale Verlangsamung definiert ist, um das Fahrzeug
12 zu stoppen, bevor es mit dem eigenen Fahrzeug
10 zusammenstößt, kann berechnet werden als:
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Dabei bezeichnet tR die Reaktionsverzögerung des Fahrers, beispielsweise 0,2 Sekunden.
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Das Querausweichmanöver, das als die Querbeschleunigung a
yT bezeichnet wird, ändert die Krümmung des projizierten Objektwegs, indem die Gierrate des Zielfahrzeugs
12 geändert wird, d. h.
8 zeigt zwei Fluchtwege durch Ausweichen zwischen einem eigenen Fahrzeug
100 und einem Zielfahrzeug
102. Der Radius R'' und der Mittelpunkt c'' bezeichnen den linken Fluchtweg, und der Radius R' und der Mittelpunkt c' bezeichnen den rechten Fluchtweg. Ein ähnliches Verfahren wird verwendet, um zu ermitteln, ob der Ausweichweg in die Kontur des eigenen Fahrzeugs
100 eindringt.
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9 ist ein Zustandsübergangsdiagramm 108, das Übergänge zwischen verschiedenen Zuständen in dem RCTCA-System der Erfindung zeigt. Das RCTCA-System weist sechs Zustände auf, nämlich einen deaktivierten Zustand 110, bei dem die Funktionalität der Detektion, der Information der Warnung und der Steuerung des RCTCA-Systems deaktiviert ist. Das System weist auch einen aktivierten Zustand 112 auf, bei dem ein Aktivierungsschalter eingeschaltet ist, alle Aktivierungsbedingungen erfüllt sind und das System momentan die Situationen des rückwärtigen Querverkehrs beobachtet. Das System weist auch einen Warnungszustand 114 auf, der den Fahrer vor einer Gefahr mit einer geringen Wahrscheinlichkeit warnt. Das System weist auch eine Steuermaßnahme zusammen mit einem Warnungszustand 116 auf, wobei das System eine unmittelbar bevorstehende Kollision detektiert und eine Bremsmaßnahme ausgelöst hat. Das System weist ebenso einen Zustand des Außerkraftsetzens 118 auf, bei dem der Fahrer des Fahrzeugs das System zeitweise außer Kraft gesetzt hat, um zu verhindern, dass es seine Funktionalität der Detektion, der Information, der Warnung und der Steuerung ausführt. Das System weist auch einen Zustand des Bremsens und Haltens 120 auf, wobei das System Haltekommandos an das automatische Bremssystem ausgibt, wenn das Fahrzeug vollständig zum Stehen kommt.
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Die folgenden Übergänge sind in dem Diagramm 108 gezeigt. Linie 122 repräsentiert einen ersten Übergang, wobei alle der Aktivierungsbedingungen wahr sind und der Aktivierungsschalter eingeschaltet ist. Die Aktivierungsbedingungen umfassen, dass das PRNDL des eigenen Fahrzeugs auf rückwärts gesetzt ist, dass sich die Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs oberhalb einer minimalen Geschwindigkeit und unterhalb einer maximalen Geschwindigkeit befindet und dass die Sensoren in dem normalen Modus arbeiten.
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Die Übergangslinie 124 repräsentiert eine geringe Konfliktbedingung. Das System stellt dem Fahrer eine Warnung bereit, wenn ein Objekt des rückwärtigen Querverkehrs als eine mögliche Gefahr detektiert wurde, als ein geringer Konflikt klassifiziert wurde und der Aktivierungsschalter eingeschaltet ist.
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Die Übergangslinie 126 repräsentiert eine Gefahr, die aufhört zu existieren. Die Warnung wird gelöscht, wenn sich die Situation derart ändert, dass der Zustand des geringen Konflikts aufhört zu existieren oder der Aktivierungsschalter deaktiviert ist.
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Die Übergangslinie 128 repräsentiert eine unmittelbar bevorstehende Konfliktbedingung. Das System aktiviert die Bremse des Fahrzeugs, wenn eine Situation mit einem Objekt des rückwärtigen Querverkehrs als eine unmittelbar bevorstehende Gefahr detektiert wurde und der Aktivierungsschalter eingeschaltet ist.
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Die Übergangslinie 130 repräsentiert einen Halteübergang des Fahrzeugs. Das System hält das eigene Fahrzeug 10 an, bis der Fahrer die Steuerung des Fahrzeugs 10 wieder aufnimmt.
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Die Übergangslinie 132 repräsentiert einen Übergang, bei dem eine Gefahr aufhört zu existieren. Die Aktivierung der Bremse wird abgebrochen, wenn sich die Situation derart ändert, dass die Konfliktbedingung aufhört zu existieren oder der Aktivierungsschalter deaktiviert ist.
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Die Übergangslinie 134 repräsentiert einen Übergang, bei dem das Außerkraftsetzen abgelaufen ist und bei dem eine Bedingung des Außerkraftsetzens nicht erfüllt ist. Das System geht in den freigegebenen Zustand 112 über, wenn das System annimmt, dass der Fahrer die Steuerung an das automatische System freigegeben hat und eine bestimmte Zeitdauer vergangen ist. Die Freigabe erfolgt, wenn das Gaspedal freigegeben wird.
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Die Übergangslinien 136, 138, 140 und 142 repräsentieren Übergänge, bei denen Aktivierungsbedingungen nicht erfüllt sind. Die Aktivierungsbedingungen für den Übergang 122 sind nicht erfüllt, folglich geht das System in den deaktivierten Zustand 110 über.
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Die Übergangslinie 144 repräsentiert einen Übergang mit einer Bedingung des Außerkraftsetzens. Das System nimmt an, dass der Fahrer die Steuerung des eigenen Fahrzeugs wieder übernommen hat, wenn eine beliebige der folgenden Bedingungen wahr ist. Der Fahrer schaltet den Aktivierungsschalter aus, der Fahrer liefert eine Gaseingabe, oder der Fahrer liefert eine Fahrzeugbremsanforderung, die größer ist als diejenige des Systems.
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Die Übergangslinie 146 repräsentiert einen Übergang mit einer Bedingung des Wiedererlangens und stellt dieselben Bedingungen bereit wie die Übergangslinie 144.
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Die vorstehende Diskussion offenbart und beschreibt nur beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird aus einer solchen Diskussion und aus den begleitenden Zeichnungen und Ansprüchen leicht erkennen, dass verschiedene Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen darin durchgeführt werden können, ohne von dem Geist und dem Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist.
hinzugefügt, die der nicht beobachtbaren Tangentialgeschwindigkeit υt entspricht. Durch die Verwendung einer Kovarianzmatrix, welche die Komponente der Tangentialgeschwindigkeit υt einschließt, werden die Sensoren
