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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Geschwindigkeits- und/oder
Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Kraftfahrzeuge
mit Geschwindigkeitsregelsystemen sind seit langem bekannt. Die
meisten derzeit erhältlichen Geschwindigkeitsregelsysteme
regeln die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs auf eine vorgegebene
Wunsch- bzw. Soll-Geschwindigkeit. Neben diesen Geschwindigkeitsregelsystemen
können heute bereits bei einigen Herstellern auch um eine
Abstandsregelung erweiterte Längsregelsysteme, sog. abstandsgeregelte
Geschwindigkeitsregelsysteme erworben werden. Derartige, bspw. bei
der Anmelderin der vorliegenden Patentanmeldung unter der Bezeichnung „Active
Cruise Control” angebotene Systeme ermöglichen
es, das Kraftfahrzeug unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstands
zu einem vorausfahrendem Fahrzeug mit einer gewünschten oder
einer entsprechend geringeren Geschwindigkeit automatisch zu führen.
Vom Prinzip her ist dabei die allgemein bekannte Geschwindigkeitsregelung,
die eine bestimmte vorgegebene Geschwindig keit einhält,
um eine zusätzliche Abstandsfunktion erweitert, so dass
der Einsatz einer solchen „aktiven” Fahrgeschwindigkeitsreglung
auch im dichten Autobahn- und Landstrassenverkehr möglich
wird. Diese sog. „aktive Fahrgeschwindigkeitsregelung” hält
die vorgegebene Wunsch- bzw. Soll-Geschwindigkeit, wenn die eigene
Fahrspur frei ist. Erkennt eine am Kraftfahrzeug angebrachte Abstandssensorik,
die insbesondere auf Radarbasis arbeiten kann, ein vorausfahrendes
Zielobjekt bzw. (Kraft-)Fahrzeug in der eigenen Spur, so wird die
eigene Geschwindigkeit im Rahmen einer sog. Folgefahrtregelung bspw.
durch Veranlassen eines geeigneten Bremsmoments an die Geschwindigkeit
des vorausfahrenden Kraftfahrzeugs bzw. Zielobjekts derart angepasst,
dass eine in der „aktiven Fahrgeschwindigkeitsreglung” bzw.
im entsprechenden Geschwindigkeitsregelsystem enthaltene Abstandsregelung
automatisch einen situationsgerechten Abstand zum vorausfahrenden
Kraftfahrzeug bzw. Zielobjekt einhält. Derartige abstandsgeregelte
Geschwindigkeitsregelsysteme sind in der Regel nur bis zu einer
minimalen Geschwindigkeit von bspw. 30 km/h aktiv oder aktivierbar,
können aber um eine sog. Stop-and-Go-Funktion erweitert werden,
so dass eine abstandsbezogene Geschwindigkeitsregelung bis und aus
dem Stillstand möglich ist.
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Weicht
die vorgegebene Soll-Geschwindigkeit von der aktuellen Geschwindigkeit,
oder bei einer Folgefahrt der vorgegebene Abstand zum Zielobjekt von
aktuellen Abstand ab, wird im Rahmen der Geschwindigkeitsregelung
ein Beschleunigungssollwert oder Verzögerungssollwert zum
Beschleunigen oder Verzögern des Kraftfahrzeugs auf die
vorgegebene Soll-Geschwindigkeit ermittelt. Der ermittelte Beschleunigungssollwert
oder Verzögerungssollwert und die daraus resultierenden
Beschleunigungsänderung sind ein Maß für
die Dynamik des Kraftfahrzeugs im Regelbetrieb.
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Um
die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes
für den Fahrer nachvollziehbar gestalten zu können,
können ver schiedene Parameter, wie zum Beispiel der geometrische
Verlauf der Straße, in die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes
und/oder Verzögerungssollwertes einfließen. Befindet
sich das Kraftfahrzeug bspw. auf einer Geraden, kann eine größere
Soll-Beschleunigung vorgegebene werden, als wenn sich das Kraftfahrzeug
in einer Kurve befindet. Um den geometrischen Verlauf bei der Ermittlung
der Soll-Beschleunigung berücksichtigen zu können,
wird derzeit die aktuelle Querbeschleunigung zur Ermittlung der
Soll-Beschleunigung herangezogen.
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Neben
den oben genannten Parametern kann auch das Verkehrsumfeld berücksichtigt
werden. Aus der
DE
10 2006 056 631 A1 ist ein Verfahren zur Geschwindigkeits-
und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten
Geschwindigkeitsregelsystemen bekannt, wobei zur Ermittlung eines
Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes
zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder eines
vorgegebenen Abstands auf ein vorausfahrendes Fahrzeug die aktuelle
Verkehrssituation derart berücksichtigt wird, dass aus
den Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrsituation ein Stauwahrscheinlichkeitswert
ermittelt wird, und in Abhängigkeit des Stauwahrscheinlichkeitswertes
ein optimaler Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert
ermittelt wird. Die Daten zur Ermittlung der aktuellen Verkehrssituation
liefern dabei umfeldüberwachende Sensordaten und/oder Betriebsdaten
des Kraftfahrzeugs. Bei den umfeldüberwachenden Sensordaten handelt
es sich bspw. um Daten zur Bestimmung der Anzahl aller relevanten
detektierten fahrenden Objekte, um Daten zur Bestimmung der Geschwindigkeit
und/oder Beschleunigung der relevanten Objekte, um Daten zur Bestimmung
der Anhalte- und/oder Anfahrvorgänge der relevanten Objekte,
und/oder Daten zur Bestimmung des Straßentyps und/oder der
Straßenbeschaffenheit. Die Daten teilweise verdeckter Objekte
werden dabei nicht berücksichtigt.
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Um
eine möglichst vorausschauende Geschwindigkeitsregelung
bereitstellen zu können, wird in der
WO 2007/124704 A1 ein
Verfahren zur Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs vorgeschlagen,
bei dem auch die Fahrzeugumgebung zumindest in Fahrtrichtung berücksichtigt
wird. Bei der Geschwindigkeitsregelung werden neben dem vorausfahrenden
Zielobjekt auch zumindest teilweise verdeckte Objekte berücksichtigt.
Dabei wird in einer bevorzugten Ausführungsform bei einer
Folgefahrt (Regelung der Geschwindigkeit unter Berücksichtigung eines
vorausfahrenden langsameren Zielobjekts unter Einhaltung eines vorgegebenen
Abstands) als Sollbeschleunigung der Beschleunigungswert des vor
dem vorausfahrenden Zielobjekts detektierten Vorobjekts für
die Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs übernommen,
wenn dieser Beschleunigungswert kleiner als der Beschleunigungswert
des direkt vorausfahrenden Zielobjekts ist, d. h. für die
Ermittlung des Beschleunigungssollwertes des eigenen Fahrzeugs wird
entweder der Beschleunigungswert des vorausfahrenden Zielobjekts
oder der Beschleunigungswert des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts
berücksichtigt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein im Hinblick auf die Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und/oder
Verzögerungssollwertes verbessertes Verfahren zur Geschwindigkeits-
und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelsystemen
anzugeben.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen
Ansprüchen.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei fehlender Betrachtung
von spezifischen Daten eines vor einem Zielobjekt vorausfahrenden
Vorobjekts, welches die Fahrweise des Zielobjekts beeinflusst, Dynamikausprägungen
bei der Geschwindigkeitsregelung entstehen können, die
für die jeweilige Verkehrssituation nicht passend sind.
Dadurch kann es zu Irritatio nen des Fahrers und zu fehlendem Vertrauen
in das abstandsgeregelte Geschwindigkeitsregelsystem kommen. Deshalb
müssen zur Ermöglichung eines fahrerähnlichen
bzw. plausiblen Verhaltens der Geschwindigkeitsregelung neben den spezifischen
Daten des Zielobjekts gleichzeitig auch die spezifischen Daten des
vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts berücksichtigt
werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur Geschwindigkeits-
und/oder Abstandsregelung bei Kraftfahrzeugen mit abstandsgeregelten
Geschwindigkeitsregelsystemen, bei denen zumindest bei einer Folgefahrt
spezifischen Daten eines vorausfahrenden Zielobjekts und eines vor
dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts berücksichtigt
werden können, zeichnet sich dadurch aus, dass vor allem
bei der Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes
zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit und/oder eines vorgegebenen
Abstands auf ein vorausfahrendes Fahrzeug bzw. Zielobjekt die spezifischen
Daten des vorausfahrenden Zielobjekts und des vor dem Zielobjekt
vorausfahrenden Vorobjekts gleichzeitig berücksichtigt
werden müssen. Dies bedeutet, dass der Beschleunigungs-
oder Verzögerungssollwert nicht nur unter Berücksichtigung
der Daten des Zielobjekts oder des Vorderobjekts, sondern unter
gleichzeitiger Auswertung und Berücksichtigung der spezifischen Daten
beider vorausfahrenden Fahrzeuge (Zielobjekt und Vorobjekt) ermittelt
wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch eine nur geringe
Beeinflussung der Geschwindigkeitsregelung durch das vor dem Zielobjekt
befindlichen Vorobjekts berücksichtigt werden kann. Die
spezifischen Daten des Zielobjekts müssen immer berücksichtigt
werden, da zu diesem Zielobjekt immer ein Mindestabstand eingehalten werden
muss.
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Um
unterschiedliche Dynamikausprägungen des abstandsgeregelten
Geschwindigkeitsregelsystems – und somit unterschiedliche
Beschleunigungs- und Verzögerungssollwerte – in
Abhängigkeit von der jeweiligen Verkehrssi tuation vor dem
Zielobjekt darstellen zu können, ist es notwendig die spezifischen Daten
des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts zu berücksichtigen.
Dabei sind als spezifische Daten des Zielobjekts und des Vorobjekts
insbesondere die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit, die jeweilige
Fahrzeugbeschleunigung, und die Abstände zwischen dem Zielobjekt
und dem eigenen Fahrzeug und dem Vorobjekt und dem eigenen Fahrzeug
einzubeziehen. Die spezifischen Daten des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden
Vorobjekts können bspw. mittels einer Radareinheit oder
eines Kamerasystems ermittelt werden.
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Vorteilhafterweise
können die spezifischen Daten des vorausfahrenden Zielobjekts
und des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts derart gleichzeitig
berücksichtigt werden, dass unter Berücksichtigung
der spezifischen Daten zumindest für eine vorgegebene Situation
ein Situations-Wahrscheinlichkeitswert ermittelt wird. In Abhängigkeit des
ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswertes wird anschließend
der Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert
ermittelt. Dies kann bedeuten, dass die spezifischen Daten des Zielobjekts
und des Vorobjekts bspw. in Form von einer gewichteten Summe für
die Erkennung von verschiedenen für die Abstandsregelung
relevanten Situationen benutzt werden.
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Bei
den verschiedenen Situationen kann es sich bspw. das Erkennen von
Stausituationen, starken Abbremssituationen, Anfahren oder um sonstige Situationen
handeln. Sind mehrere ermittelbare Situationen vorgegeben, kann
für jede mögliche Situation (z. B. Stau, Anfahren,
starkes Bremsen) ein entsprechender Situations-Wahrscheinlichkeitswert
berechnet werden. Diese ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswerte
werden anschließend bei der Ermittlung des Beschleunigungssollwertes
und/oder Verzögerungssollwertes berücksichtigt.
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Wird
bspw. bei einem aufgrund der Geschwindigkeitsregelung im Stillstand
gehaltenen Fahrzeug erkannt, dass das vor dem Zielobjekt stehende
Vorobjekt wieder losfährt, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit
davon ausgegangen werden, dass eine Anfahrsituation unmittelbar
bevorsteht. Demnach kann der Anfahr-Wahrscheinlichkeitswert einen
relativ hohen Wert annehmen, aufgrund dessen bereits Maßnahmen
zum Anfahren des Fahrzeugs eingeleitet werden können. Sobald
das Zielobjekt ebenfalls losfährt, kann aufgrund der bereits
eingeleiteten Maßnahmen ebenfalls sofort angefahren werden.
Die bei heutigen Systemen systembedingte Anfahrverzögerung
kann damit deutlich reduziert werden.
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Vorteilhafterweise
kann der Beschleunigungssollwert und/oder Verzögerungssollwert
in Abhängigkeit des zumindest einen ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswertes
derart ermittelt werden, dass in Abhängigkeit des zumindest
einen ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeitswertes der Einfluss
eines ermittelten Abstandsfehlers und/oder Geschwindigkeitsfehlers
auf die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes (+asoll) und/oder
Verzögerungssollwertes (–asoll) ermittelt bzw.
vorgegeben wird. Bspw. wirkt sich ein ermittelter Stau-Wahrscheinlichkeitswert
derart auf die Ermittlung des Beschleunigungs- oder Verzögerungssollwertes
aus, dass mit steigendem Stau-Wahrscheinlichkeitswert der Einfluss
von Abstandsfehler (Differenz zwischen Soll- und Ist-Abstand zum
Zielobjekt) und Geschwindigkeitsfehler (Differenz zwischen Soll-
und Ist-Geschwindigkeit) im Bezug auf das Zielobjekt für
die Berechnung des Beschleunigungssollwertes und/oder Verzögerungssollwertes
kleiner wird. Dies verbessert ebenfalls den Komfort des Systems.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren, sowie deren vorteilhafte
Ausgestaltungen können mittels eines implementierten Algorithmus
oder einer entsprechenden Baugruppenanordnung in einem dafür
vorgesehenen Steuergerät durchgeführt werden.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur ein Ablaufschema
zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes und eines Verzögerungssollwertes
im Rahmen eines abstandsgeregeltes Geschwindigkeitsregelsystems
bei einer Folgefahrt.
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Die 1 zeigt
ein Ablaufschema zur Ermittlung eines Beschleunigungssollwertes
+asoll und/oder eines Verzögerungssollwertes –asoll
zum Erreichen einer vorgegebenen Geschwindigkeit vsoll oder eines
vorgegebenen Abstands dsoll. Die Geschwindigkeit vsoll und der Abstand
dsoll können entweder vom Fahrer vorgegeben werden oder
anhand verschiedener Parameter durch das abstandsgeregeltes Geschwindigkeitsregelsystems
selbst ermittelt werden. Befindet sich ein detektiertes Zielobjekt
vor dem mit dem abstandsgeregeltes Geschwindigkeitsregelsystems
ausgestatteten Kraftfahrzeug, welches sich mit einer geringeren
Geschwindigkeit als der vorgegebenen Geschwindigkeit vsoll bewegt,
wird ein Beschleunigungssollwert +asoll oder Verzögerungssollwert –asoll
zum Erreichen oder Einhalten des vorgegebenen Abstands dsoll zu
dem vorausfahrenden Zielobjekt ermittelt.
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Gemäß der
Erfindung werden zur Ermittlung des Beschleunigungssollwert +asoll
oder Verzögerungssollwert –asoll bei einer Folgefahrt
neben den spezifischen Daten des Zielobjekts, also neben dem Abstand
d1 zwischen dem Fahrzeug und dem Zielobjekt, der Geschwindigkeit
v1 des Zielobjekts und der Beschleunigung a1 des Zielobjekts auch
die analogen spezifischen Daten des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden
Vorobjekts, also der Abstand d2 zwischen dem Fahrzeug und dem Vorobjekt,
die Geschwindigkeit v2 des Vorobjekts und die Beschleunigung a2
des Vorobjekts, berücksichtigt. Diese spezifischen Daten
des Zielobjekts d1, v1 und a1 und des Vorobjekts d2, v2 und a2 werden
in einer ersten Einheit 1 zur Ermittlung verschiedener Situations-Wahrscheinlichkeiten
WK_1, WK_2 und WK_3 herangezogen, welche ein Maß für
die Wahrscheinlichkeit der ihr zugeordneten Situation wiedergeben.
Vordefinierte Situationen können bspw. Stausituationen,
Anfahrsituationen und/oder starke Abbremssituationen sein. Neben
den spezifischen Daten werden noch weitere Parameter p1, p2 und
p3 berücksichtigt.
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In
Abhängigkeit der ermittelten Situations-Wahrscheinlichkeiten
WK_1, WK_2 und WK_3 werden in einem nächsten Schritt in
einer Einheit 2 Gewichtungsfaktoren X und Y für die Gewichtung
der zuvor ermittelten Abstandsfehler Δd und Geschwindigkeitsfehler Δv
hinsichtlich der Einflussnahme der beiden Fehler Δd und Δv
auf die Ermittlung des Beschleunigungssollwertes +asoll und/oder
eines Verzögerungssollwertes –asoll ermittelt.
Unter dem Abstandsfehler Δd ist die Differenz zwischen
dem vorgegebenen Sollabstand dsoll und dem aktuellen Abstand d1
zwischen dem eigenen Fahrzeug und dem Zielobjekt zu verstehen. Analog
dazu ist unter dem Geschwindigkeitsfehler Δv die Differenz
zwischen der vorgegebenen Sollgeschwindigkeit vsoll und der aktuellen
Geschwindigkeit des eigenen Fahrzeugs zu verstehen. Diese gewichten
Abstandsfehler X·Δd und Geschwindigkeitsfehler
Y·Δv werden anschließend der Einheit
3 zugeführt, in der unter Berücksichtigung der
gewichteten Fehler X·Δd und Y·Δv – und weiterer
relevanter Parameter, wie z. B. der Sollgeschwindigkeit vsoll und
dem Sollabstand dsoll – der Beschleunigungssollwert +asoll
oder Verzögerungssollwert –asoll ermittelt wird.
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Dieses
erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung eines
Beschleunigungssollwertes und/oder eines Verzögerungssollwertes
unter gleichzeitiger Berücksichtigung von spezifischen
Daten des Zielobjekts und des vor dem Zielobjekt vorausfahrenden Vorobjekts
ermöglicht ein fahrerähnliches und plausibles
Verhalten bei der abstandsgeregelten Geschwindigkeitsregelung allen
Verkehrssituationen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006056631
A1 [0005]
- - WO 2007/124704 A1 [0006]