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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein
Verfahren zum Optimieren einer Kollisionsvorbereitungsreaktion in
einem Fahrzeug.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Fahrzeuge,
die mit einem Kollisionsvorbereitungssystem oder CPS ausgestattet
sind, verwenden einen oder mehrere Sensoren, um den Fahrweg des Fahrzeugs
auf ein potentielles Hindernis zu überwachen und den Abstand zu
einem solchen Hindernis und die Annäherungsrate an ein solches
Hindernis festzustellen. Wenn das CPS feststellt, dass eine Kollision
unmittelbar bevorsteht oder wahrscheinlich ist, können verschiedene
autonome oder halbautonome Steuerhandlungen ausgeführt werden,
um dadurch die Wahrscheinlichkeit für eine solche Kollision zu
minimieren oder zumindest die Auswirkungen einer resultierenden
Kollision zu mildern. Die Sicherheitsgurtspannung kann beispielsweise
in einem begrenzten CPS automatisch eingestellt werden und/oder
ein hörbarer
Alarm kann aktiviert werden, um den Fahrer und andere Fahrzeuginsassen
wegen der unmittelbar bevorstehenden Kollision zu warnen. In einem
fortschrittlicheren CPS kann ein hydraulisches Bremssystem ausgelöst oder
bereit gemacht werden, so dass das Bremssystem schneller ansprechen
kann, wenn der Fahrer schließlich
in Reaktion auf das Hindernis auf das Bremspedal tritt. In einem sehr
fortschrittlichen CPS kann zumindest ein gewisser Grad einer autonomen
Bremsreaktion verwendet werden, um zu helfen, das Fahrzeug zu verlangsamen,
wenn ein Hindernis innerhalb einer vorbestimmten Entfernung auf
der Straßenoberfläche detektiert
wird.
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Ein
typisches CPS beruht fast ausschließlich auf Fernabtastvorrichtungen
auf Radarbasis, die Langstreckenfähigkeiten verwenden. Wie für den Fachmann
auf dem Gebiet verständlich
ist, kann unter Verwendung eines Langstreckenradarsystems ein elektromagnetischer
(EM) Impuls zum Hindernis übertragen
werden, wobei das Echo, der Rücklauf oder
die Signatur des EM-Impulses zur Radarvorrichtung zurückgesandt
wird. Die Interpretation oder Klassifizierung der Signatur stellt
die erforderlichen Entfernungs- und Annäherungsratendaten bereit, die erforderlich
sind, um das CPS auf eine Handlung vorzubereiten.
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Radarvorrichtungen
bieten eine relativ ausgedehnte Detektionsreichweite von nicht weniger
als ungefähr
150–200
Metern vom Fahrzeug und sind daher sehr praktische Abtastvorrichtungen.
Es bestehen jedoch gewisse innewohnende Einschränkungen bei den Arten von Hindernissen,
die durch eine Radarvorrichtung genau detektiert und klassifiziert werden
können.
Folglich kann das CPS unter gewissen Umständen in Antwort auf ein ungenau
oder weniger als optimal bewertetes Kollisionsrisiko, insbesondere
für bestimmte
potentielle Hindernisse im Gelände,
eine Handlung unternehmen oder auf eine Handlung verzichten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Folglich
werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Optimieren einer Fahrzeugreaktion
in einem Host-Fahrzeug mit einem CPS durch Klassifizieren der umliegenden
Straße
und des Trägheitsstatus
des Fahrzeugs in einem aktuellen Szenario, das nachstehend der Einfachheit
halber als Fahrzeug-Straßen-
und Trägheitsszenario
oder VRIS bezeichnet wird, geschaffen. Eine geeignete Steuerreaktion
wird dann durch eine elektronische Steuereinheit oder einen elektronischen
Controller in Antwort auf das klassifizierte VRIS bestimmt und ausgeführt. In
einer Ausführungsform
umfasst die Steuerreaktion das autonome zusätzliche Bremsen des Fahrzeugs, das
durch Erhöhen
eines tatsächlichen
Bremspegels von einem Grundlinien-Bremseingabepegel, der durch den
Fahrer eingegeben wird, erreicht werden kann. In dieser Weise kompensieren
die Vorrichtung und das Verfahren einen unzureichenden Bremseingabepegel,
wenn das klassifizierte VRIS dies anzeigt.
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Insbesondere
versuchen die Vorrichtung und das Verfahren, Informationen über Aspekte
der umliegenden Umgebung durch Sammeln eines Satzes von Fahrzeuginformationen,
die die Anwesenheit von irgendwelchen potentiellen Hindernissen
auf der Straßenoberfläche beschreiben,
unter Verwendung einer Vielfalt von Sensoren festzustellen. Zusätzlich zu
den Hindernisdetektions- und Hindernisentfernungsmessinformationen
messen oder detektieren die Sensoren einen Satz von Fahrzeugträgheits- und/oder Fahrzeugleistungsdaten,
wie z. B. Fahrzeugbeschleunigung, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrzeuglenkwinkel
und/oder Fahrzeuglenkrate und Fahrzeugbremseingabepegel, sind jedoch
nicht notwendigerweise darauf begrenzt. Mindestens einer der Sensoren
tastet kontinuierlich die Fahrbahngrenze oder die Fahrbahnmarkierung
in durchgezogener Linie ab, um festzustellen, ob und wann das Fahrzeug
die Straßenoberfläche verlässt, eine
Feststellung, die in einer Ausführungsform
unter Verwendung eines Bord-Navigationssystems überprüft werden kann. Die Vorrichtung
und das Verfahren klassifizieren dann das kollektive VRIS und schneiden
eine geeignete Steuerreaktion auf der Basis des kollektiven Satzes
von Informationen, die durch die Sensoren bereitgestellt werden,
zu.
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Ein
mit der Vorrichtung ausgestattetes Fahrzeug, das das Verfahren der
Erfindung verwendet, kann unter einem viel breiteren Bereich von
Umständen
reagieren, um die Effekte einer Kollision mit einem Hindernis zu
mildern oder diese zu vermeiden, während gleichzeitig Fälle einer
falschen positiven Erkennung eines gegebenen VRIS minimiert werden.
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Insbesondere
wird das Verfahren unter Verwendung der Vorrichtungen ausgeführt, die
zusammen ein Fahrzeug-Straßen-
und Trägheitsszenario-Erkennungssystem
(VRISR-System) beschreiben, wie nachstehend beschrieben. Das VRISR-System
wird in die Architektur des Fahrzeugs integriert und umfasst eine
elektronische Steuereinheit oder einen elektronischen Controller
mit einem Algorithmus, der dazu ausgelegt ist, das Verfahren auszuführen, und
mehrere Sensoren in kontinuierlicher Kommunikation mit dem Controller.
Die mehreren Sensoren umfassen mindestens einen Hindernisdetektionssensor,
beispielsweise eine Funkwellen- oder
Lichtwellen-Streu- und Detektionsvorrichtung, z. B. Radar, LiDAR
usw., die die Anwesenheit eines potentiellen Hindernisses im Weg
des Fahrzeugs entfernt detektiert und die zum Bestimmen der Annäherungsrate
an das Hindernis erforderlichen Entfernungsdaten liefert. Das VRISR-System umfasst auch
einen oder mehrere elektrooptische Sensoren, die kontinuierlich die
Grenzlinien der Straßenoberfläche abtasten
und diese Informationen zum Controller übertragen, um dadurch den Straßenstatus
zu bestimmen. Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff ”Straßenstatus” auf die
Position des Fahrzeugs auf oder außerhalb einer speziellen Straßenoberfläche, d.
h. ob das Fahrzeug auf einer Asphaltstraßenoberfläche oder einer Straßenoberfläche erster
Ordnung angeordnet ist oder ob das Fahrzeug eine Fahrbahngrenze
oder eine durchgezogene Linie, die eine Grenze der Straßenoberfläche markiert, überquert
hat.
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Zusätzliche
Sensoren messen einen Satz von Fahrzeugträgheits- und/oder Fahrzeugleistungswerten,
einschließlich
eines Fahrpedalniederdrückungs- oder Drosselklappenstandes,
Bremseingabepegeln, einer Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Raddrehzahl
und eines Lenkwinkels und/oder einer Lenkrate, sind jedoch nicht
notwendigerweise darauf begrenzt. Der Satz von Fahrzeugträgheits-
und/oder Fahrzeugleistungswerten wird zum Controller übertragen
oder übermittelt.
Der Controller verwendet dann die Sensordaten vom Hindernisdetektionssensor,
die Straßenstatusdaten
vom optischen Sensor und den Satz von Fahrzeugträgheits- und/oder Fahrzeugleistungswerten
und vergleicht dann diese Informationen mit kalibrierten Schwellenwerten.
In Abhängigkeit
von den Werten der kollektiven Informationen, die von den Sensoren
geliefert werden, kann der Controller dann selektiv eine autonome
Steuerreaktion aktivieren oder deaktivieren, wie z. B. eine autonome
und variable zusätzliche
Bremsung oder Bremsunterstützung,
ist jedoch nicht darauf begrenzt, um dadurch das Fahrzeug in einer
gesteuerten Weise, die für
das klassifizierte VRIS geeignet ist, zu verlangsamen oder zu stoppen.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung
mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das auf einer beispielhaften
Straßenoberfläche mit
einer Grenzlinie fährt;
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2 ist
eine schematische Darstellung eines Controllers, der bei dem Fahrzeug
von 1 verwendbar ist;
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3 ist
eine Tabelle, die einen Status des autonomen Bremsens beschreibt,
wie er sich auf den Straßenstatus
und den Sensorstatus des Fahrzeugs von 1 bezieht;
und
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4 ist
ein schematischer Ablaufplan, der einen Algorithmus oder ein Verfahren
beschreibt, der bzw. das bei dem Fahrzeug von 1 verwendbar ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
den Figuren, in denen sich in allen verschiedenen Figuren gleiche
Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche
Komponenten beziehen, und beginnend mit 1 fährt ein
Fahrzeug 10 in der Richtung des Pfeils A entlang einer
Straßenoberfläche 16, wobei
das Fahrzeug 10 einen Satz von jeweiligen vorderen und
hinteren Straßenrädern 12F, 12R in Kontakt
mit der Straßenoberfläche 16 aufweist.
Die Straßenoberfläche 16 ist
durch eine Asphaltschnellstraße
oder -landstraße
veranschaulicht, wobei die Grenzen oder Fahrbahnen der Straßenoberfläche 16 über eine
durchgezogene Linie 18 markiert oder abgegrenzt sind, die
durch die durchgezogene weiße Linie
veranschaulicht ist, die gewöhnlich
die äußeren Grenzen
einer Asphaltstraße
markiert. Die durchgezogene Linie 18 trennt die Kante oder
Grenze des Straßenbelags
der Straßenoberfläche 16 von
einer benachbarten Geländeoberfläche 24,
wie z. B. Schmutz, Gras, Schlamm, Kies usw.
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Das
Fahrzeug 10 ist mit einem Fahrzeug-Straßen- und Trägheitsszenario-Erkennungssystem
(VRISR-System) 34 ausgestattet, wie in 2 gezeigt,
das einen ersten Sensor 13 und einen zweiten Sensor 17 umfasst.
Die Sensoren 13, 17 sind jeweils mit dem Fahrzeug 10 in
einer geeigneten Po sition oder an einer geeigneten Stelle darin
wirksam verbunden. Der erste Sensor 13 ist als elektrooptische
Abbildungsvorrichtung, wie z. B. ein digitaler Bildprozessor, eine
Kamera, ein optischer Abtaster oder irgendeine andere geeignete
Art von visuellem Detektionssystem, konfiguriert. Der erste Sensor 13 kann
an einem Rückspiegelpfosten
(nicht dargestellt) oder an einer anderen ausreichend geschützten vorderen
Struktur oder Oberfläche
des Fahrzeugs 10 angebracht sein und erzeugt einen optischen
Abtaststrahl oder eine optische Abtastzone 14, der bzw.
die den unmittelbaren Weg des Fahrzeugs 10 sowie die durchgezogene
Linie 18 benachbart zum Fahrzeug 10 abdeckt.
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Der
erste Sensor 13 ist zum kontinuierlichen Abtasten des Weges
des Fahrzeugs 10 hinsichtlich eines Objekts oder potentiellen
Hindernisses betreibbar. Das Hindernis kann ein beliebiges Objekt
oder Wesen mit einer geeigneten Größe, wie z. B. ein entgegenkommendes
Fahrzeug 11, ein oder mehrere Bäume 20 oder andere
Hindernisse mit einer ausreichenden horizontalen und vertikalen
Definition, umfassen. Wie für
den Fachmann auf dem Gebiet verständlich ist, kann der erste
Sensor 13, der eine elektrooptische Vorrichtung ist, wie
vorstehend erörtert, verschiedene
Algorithmen eines optischen Flusses oder eine Bildverarbeitungssoftware
verwenden, um die Anwesenheit eines Objekts im Weg des Fahrzeugs 10 genau
zu detektieren. Mit der Hindernisdetektion in Zusammenhang stehende
Informationen oder Daten vom ersten Sensor 13 können verwendet werden,
um die entsprechenden Daten oder Informationen vom zweiten Sensor 17 zu
bestätigen,
wie nachstehend erörtert.
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Außerdem ist
der erste Sensor 13 zum kontinuierlichen Abtasten der Linie 18 und
zum Feststellen, wenn das Fahrzeug 10 die Straßenoberfläche 16 verlässt oder
von dieser weg fährt,
betreibbar. Insbesondere ist das VRISR-System 34 von 2 dazu ausgelegt,
genau festzustellen, wenn jedes der Straßenräder 12F die Linie 18 überquert,
wobei das VRISR-System 34 von 2 potentiell
eine autonome Steuerreaktion oder -handlung ausführt, sobald ein solches Ereignis
auftritt, wie nachstehend mit Bezug auf 3 und 4 genauer
beschrieben wird. Diese Feststellung kann unter Verwendung eines
optischen Navigationssignals (NAV) von einem Bord-Navigationssystem
gemäß einer
Ausführungsform überprüft oder
bestätigt
werden, vorausgesetzt, dass die gespeicherten Kartendaten und die
Genauigkeit des Bord-Navigationssystems ausreichen, um die ungefähren Grenzlinien
der Straßenoberfläche 50 zu
bestimmen.
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Der
zweite Sensor 17 kann auch in oder hinter einem vorderen
Abschnitt des Fahrzeugs 10, wie z. B. in oder hinter dem
Kühlergrill
(nicht dargestellt), angeordnet sein. Im Rahmen der Erfindung besitzt der
zweite Sensor 17 eine Abtastzone 22 und ist als elektromagnetische
(EM) Langstrecken-Streuvorrichtung konfiguriert, die zum Interpretieren
oder Messen der reflektierten Signatur eines Hindernisses im Weg
des Fahrzeugs 10 betreibbar ist. Der zweite Sensor 17 bestimmt
einen Satz von Entfernungsdaten, die verwendet werden können, um
den Abstand zum und die Annäherungsrate
an das Hindernis zu bestimmen.
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In
einer Ausführungsform
kann der zweite Sensor 17 als Langstrecken-Funkdetektions- und Entfernungsmessvorrichtung
(Radarvorrichtung) konfiguriert sein. Wie für den Fachmann auf dem Gebiet
verständlich
ist, überträgt eine
Radarvorrichtung elektromagnetische (EM) Wellen typischerweise in den
Mikrowellenbereichen, d. h. größer als
1 GHz. Das K-Band
von ungefähr
20–40
GHz oder das X-Band von ungefähr
8,2 bis 12,4 GHz sind beispielsweise zwei der häufiger verwendeten Mikrowellenfrequenzbereiche
für die
Hindernisdetektion, obwohl andere Frequenzbereiche in Abhängigkeit
von der speziellen Anwendung ausgewählt werden können. In
einer anderen Ausführungsform
kann der zweite Sensor 17 als Lichtdetektions- und Entfernungsmessvorrichtung
(LiDAR-Vorrichtung) auf Impulslaserbasis, als Ultraschallvorrichtung,
als Infrarotvorrichtung und/oder als beliebige andere geeignete
Detektionsvorrichtung auf EM-Wellen-Basis,
die in der Lage ist, ein Hindernis in einem von jenem des ersten Abtasters 13 ausreichend
unterschiedlichen Satz von Frequenzen zu detektieren, konfiguriert
sein.
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Welche
auch immer die Frequenz ist, die EM-Wellen, die die Abtastzone 22 des
zweiten Sensors 17 bilden, werden in Richtung eines potentiellen Hindernisses
auf der Straßenoberfläche 16 gerichtet. In
Abhängigkeit
von der vertikalen und horizontalen Definition und Zusammensetzung
des Hindernisses werden die Wellen durch das Hindernis reflektiert
und in Form eines Echos oder einer Signatur zur Radarvorrichtung
zurückgesandt.
Die Signatur ermöglicht eine
Berechnung oder Bestimmung des Abstandes zum Hindernis, wobei die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 und die sich ändernde
Signatur verwendet werden, um die Annäherungsrate an das Hindernis zu
bestimmen. Wenn der zweite Sensor 17 alternativ als Vorrichtung
auf Laserbasis konfiguriert ist, wird die Zeitverzögerung zwischen
der Übertragung
und Detektion eines Ultraviolett-, Infrarot- oder anderen Laserimpulses verwendet,
um die Anwesenheit eines Hindernisses, den Abstand zum Hindernis,
seine relative Geschwindigkeit und andere Eigenschaften zu bestimmen.
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In 2 umfasst
das VRISR-System 34 zusätzlich
zu den vorstehend erörterten
jeweiligen ersten und zweiten Sensoren 13, 17 eine
elektronische Steuereinheit oder einen elektronischen Controller 28.
Der Deutlichkeit halber ist in 2 der erste
Sensor 13 mit O für ”optisch” bezeichnet,
während
der zweite Sensor 17 mit R/L für ”Radar/LiDAR” bezeichnet
ist. Im Rahmen der Erfindung kann das VRISR-System 34 verschiedene
Trägheits-
und/oder Fahrzeugleistungssensoren umfassen, die einen Satz von Fahrzeugträgheitsdaten
sammeln, einschließlich:
eines Bremseingabesensors 30, der mit einer Bremseingabevorrichtung
B verbunden ist, eines Fahrpedalpositionssensors 32, der
mit einer Fahrpedaleingabevorrichtung A verbunden ist, eines Lenksensors 33,
der mit einer Lenkeingabevorrichtung 26 verbunden ist,
und eines Raddrehzahlsensors 36, der mit jedem Straßenrad 12 verbunden
ist. Das VRISR-System 34 kann auch eine weitere Vorrichtung
(D) 38 umfassen, wie z. B. einen akustischen/visuellen
Alarm, einen Sicherheitsgurt-Spannungseinstellmechanismus, eine
Airbag-Vorbereitungsvorrichtung usw., die auf ein Steuersignal Ci
ansprechen. Jeder der Sensoren 13, 17, 30, 32, 33 und 36 überträgt ein jeweiliges
Signal oder einen Satz von Signalen zum Controller 28 zur
Verwendung durch einen Algorithmus 100, wie nachstehend
mit Bezug auf 4 im Einzelnen beschrieben,
oder leitet sie weiter oder übermittelt
sie anderweitig.
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Das
heißt,
der erste Sensor 13 überträgt kontinuierlich
ein optisches Signal Oi, das eine Signatur oder
einen Satz von optischen Daten beschreibt, und der zweite Sensor 17 überträgt eine
Signatur oder einen Satz von Radar/LiDAR-Daten R/Li. Der Bremseingabesensor 30 überträgt ein Bremseingabesignal
(Pfeil Bi), das die angeforderte Bremskraft des Fahrers über die
detektierte Bewegung und Aufbringkraft der Bremseingabevorrichtung
B beschreibt. Der Fahrpedalpositionssensor 32 überträgt ein Fahrpedalpositions-
oder Fahrpedalpegelsignal (Pfeil Ai), das die Aufbringposition oder
den Pegel der Fahrpedaleingabevorrichtung A beschreibt. Der Lenksensor 33 misst
und überträgt einen
Lenkwinkel und/oder eine Lenkrate (Pfeil θs),
der bzw. die den aufgebrachten Lenkwinkel der Lenkeingabevorrichtung 26 beschreibt.
Die Raddrehzahlsensoren 36 übertragen eine gemessene Drehzahl
von jedem Straßenrad 12 (Pfeil
N). Der Controller 28 verwendet dann den kollektiven Satz
von Eingangsdaten von den Sensoren 30, 32, 33 und 36 sowie
die bekannte Masse des Fahrzeugs 10 von 1 und
eine berechnete Fahrzeuggeschwindigkeit V, um einen Satz von Fahrzeugträgheitsdaten
für die
Verwendung beim Klassifizieren des VRIS zu bestimmen, wie nachstehend mit
Bezug auf 4 beschrieben.
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Immer
noch in 2 bezieht sich der Controller 28 breit
auf ein verteiltes Steuermodul oder ein zentrales Steuermodul, das
solche Steuermodule und Fähigkeiten
umfassen kann, wie sie erforderlich sein könnten, um das Fahrzeug 10 in
der gewünschten
Weise zu betreiben. Der Controller 28 kann als digitaler
Universalcomputer konfiguriert sein, der im Allgemeinen einen Mikroprozessor
oder eine Zentraleinheit, einen Festwertspeicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher
(RAM), einen elektrisch programmierbaren Festwertspeicher (EPROM),
einen Hochgeschwindigkeitstakt, eine Analog-Digital-Schaltungsanordnung
(A/D-Schaltungsanordnung) und eine Digital-Analog-Schaltungsanordnung (D/A-Schaltungsanordnung)
und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen
(I/O) sowie eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung
umfasst. Jeder Satz von Algorithmen und irgendwelche erforderlichen
Sätze von
kalibrierten Daten, wie z. B. eine Tabelle 40 (siehe 3),
und der Algorithmus oder das Verfahren 100 der Erfindung
befinden sich im Controller 28 oder sind dadurch leicht
zugänglich. Der
Algorithmus 100 und die Tabelle 40 können im ROM
gespeichert und ausgeführt
werden, um die jeweiligen Funktionen jedes residenten Controllers
bereitzustellen.
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Das
Fahrzeug 10 von 1 umfasst ein herkömmliches
elektromechanisches oder hydraulisches Reibungsbremssystem, wie
z. B. ein Bremssystem mit durch Fluid betätigten Bremsklötzen und/oder
des Trommeltyps, das in der Nähe
von jedem Straßenrad 12 angeordnet
ist und dazu ausgelegt ist, eine mechanische Reibungsbremsfähigkeit bereitzustellen.
Wenn ein Fahrer des Fahrzeugs 10 auf die Bremseingabevorrichtung
(B), die typischerweise als Bremspedal konfiguriert ist, tritt,
verlangsamt das Reibungsbremssystem das Fahrzeug 10. Im
Rahmen der Erfindung spricht das Reibungsbremssystem des Fahrzeugs 10 von 1 mit
mindestens so viel aufgebrachter Bremskraft, wie durch einen Fahrer
des Fahrzeugs 10 durch Treten auf die Bremseingabevorrichtung
B angefordert wird, an, wobei der Controller 28 automatisch
und selektiv den Betrag der aufgebrachten Bremskraft unter bestimmten
vorbestimmten Bedingungen oder während
eines VRIS einer speziellen Klassifizierung erhöht, um dadurch einen zusätzlichen
Bremspegel (Pfeil Bs) bereitzustellen. Wenn der zusätzliche
Bremspegel (Pfeil Bs) aktiviert wird, kann die optionale Vorrichtung 38 simultan
oder gleichzeitig nach Bedarf aktiviert werden. Wenn beispielsweise
die Vorrichtung 38 als akustischer/visueller Alarm konfiguriert
ist, kann sie gleichzeitig mit dem autonomen zusätzlichen Bremsen tönen lassen
oder beleuchtet werden. Diese vorbestimmten Bedingungen definieren
ein klassifiziertes VRIS und werden nun mit Bezug auf 3 beschrieben.
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In 3 beschreibt
die Tabelle 40 einen kalibrierten Satz von Bedingungen
oder Status für
eine beispielhafte Ausführungsform
eines autonomen Bremsereignisses, das als vorstehend beschriebene autonome
Steuerhandlung verwendet werden kann. Auf die Tabelle 40 kann
durch den Controller 28 von 2 zugegriffen
werden, um festzustellen, wann eine Fähigkeit zum autonomen Bremsen
aktiviert werden soll. Innerhalb der Tabelle 40 bezieht
sich die Spalte 1 oder der ”Straßenstatus” auf die
Position des Fahrzeugs 10 von 1 in Bezug
auf die Straßenoberfläche 16.
Ein positives (+) Symbol zeigt an, dass das Fahrzeug 10 auf
der Straßenoberfläche 16 fährt, und
ein negatives (–)
Symbol zeigt an, dass das Fahrzeug 10 und insbesondere
jedes der Straßenräder 12F des
Fahrzeugs 10 die Linie 18, die eine Grenze der
Straßenoberfläche 16 markiert,
wie vorstehend beschrieben, vollständig überquert hat. Der Straßenstatus
der Spalte 1 kann durch kontinuierliches Abtasten der Linie 18 unter
Verwendung des ersten Sensors 13 bestimmt werden, um festzustellen,
wenn die Straßenräder 12F die
Linie 18 überquert
haben, wie vorstehend beschrieben. Verschiedene Bildverarbeitungsalgorithmen
und/oder ein neuronales Mustererkennungsnetz oder neuronale Mustererkennungsnetze
können
verwendet werden, um die Kontinuität der Linie 18 zu
detektieren.
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In
der Tabelle 40 beschreiben die Spalten 2 und 3 die Status
der Sensoren 13 und 17, d. h. ob jeder Sensor 13, 17 ein
Hindernis innerhalb seiner jeweiligen Abtastzone 14, 22 (siehe 1)
detektiert hat oder nicht. Ein positives (+) Symbol zeigt an, dass der
Sensor 13, 17 jeweils ein Hindernis in seiner
Abtastzone 14, 22 bejahend detektiert hat, während ein negatives
(–) Symbol
anzeigt, dass der Sensor 13, 17 kein solches Hindernis
detektiert hat oder dass irgendein detektiertes Hindernis nicht
ausreichend groß ist,
um eine autonome Steuerreaktion zu rechtfertigen. Schließlich bezieht
sich die Spalte 4 der Tabelle 40 oder ”autonomes Bremsen” auf den
aktivierten/inaktivierten Zustand oder Status der Fähigkeit zum
autonomen Bremsen an Bord des Fahrzeugs 10 von 1,
wobei ein positiver (+) Status eine aktivierte Fähigkeit zum autonomen Bremsen
darstellt und ein negativer (–)
Status eine inaktivierte Fähigkeit
zum autonomen Bremsen darstellt. Die Spalte 4 bestimmt nicht, wie
viel autonomes Bremsen bereitgestellt wird, sondern nur, ob ein
solches autonomes Bremsen freigegeben oder aktiviert wird und daher potentiell
verfügbar
ist, wie durch den Algorithmus oder das Verfahren 100 von 4 bestimmt.
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Immer
noch auf 3 Bezug nehmend wird in den
Zeilen 1–4,
wenn das Fahrzeug 10 auf der Straßenoberfläche 16 von 1 bleibt,
der Aktivierungsstatus des autonomen Bremsens auf der Basis einer
Kombination der verschiedenen Status der Sensoren 13 und 17 bestimmt.
Wenn der zweite Sensor 17 ein Hindernis in seiner Abtastzone 22 detektiert,
wird das autonome Bremsen nur unter zwei Bedingungen ermöglicht:
(1) wenn der erste Sensor 13 ausgeschaltet ist oder anderweitig
vorübergehend deaktiviert
oder nicht verfügbar
ist, und (2) wenn der erste Sensor 13 ein Hindernis in
seiner Abtastzone 14 gleichzeitig mit der Detektion dieses
Hindernisses durch den zweiten Sensor 17 detektiert.
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Wenn
keiner des jeweiligen ersten und zweiten Sensors 13, 17 ein
Hindernis in seiner jeweiligen Abtastzone 14, 22 detektiert,
wird das autonome Bremsen nicht aktiviert oder ermöglicht.
Die Kombination von Status von den Sensoren 13, 17 sowie
der Satz von Fahrzeugträgheitsdaten
von den Sensoren 30, 32, 33 und 36 von 2 werden
vom Controller 28 von 2 verwendet,
um das VRIS zu klassifizieren, wie vorstehend beschrieben. Der Controller 28 kann
dann eine geeignete Steuerhandlung oder -reaktion ausführen, die
in Abhängigkeit
von der Klassifizierung des VRIS variieren kann, wobei die Klassifizierung
durch die Werte der verschiedenen Messungen bestimmt wird, wie nachstehend
mit Bezug auf 4 beschrieben.
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In
den Zeilen 5–8
unterscheidet sich die Situation in einer Schlüsselhinsicht, wenn der Straßenstatus
negativ (–)
ist, d. h. wenn das Fahrzeug 10 von 1 die Straßenoberfläche 16 verlassen
hat. In dieser Situation unterscheidet sich die Spalte 4 von Zeile 6
von der Spalte 4 der entsprechenden Zeile 2, wobei beide der Zeilen
2 und 6 sich auf einen positiven (+) Status des zweiten Sensors 17 und
einen negativen (–)
Status des Sensors 13 beziehen. In der Zeile 6 wird jedoch,
wobei das Fahrzeug 10 nun auf der Geländeoberfläche 24 von 1 fährt, das
autonome Bremsen freigegeben, während
in der Zeile 2, wobei das Fahrzeug 10 immer noch auf der
Straßenoberfläche 16 fährt, derselbe
Satz von Status für
die Sensoren 13, 17 zu einer Deaktivierung des
autonomen Bremsens führt.
Das heißt,
sobald das Fahrzeug 10 die Straßenoberfläche 16 verlassen hat,
wie durch die Zeilen 5–8
dargestellt, bestimmt der zweite Sensor 17 allein den Status
der Fähigkeit
zum autonomen Bremsen.
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In 4 ermöglicht der
Algorithmus oder das Verfahren 100 der Erfindung, dass
der Controller 28 von 2 das autonome
Bremsen des Fahrzeugs 10 von 1 in Abhängigkeit
von der Klassifizierung des VRIS selektiv steuert. Das Verfahren 100 beginnt mit
Schritt 102, in dem eine Datensammlung eingeleitet wird.
Wie hierin verwendet, bezieht sich der Ausdruck ”Datensammlung” auf das
kontinuierliche Abtasten, Überwachen,
Messen oder Detektieren von Daten oder anderen Informationen, die
die umliegende Umgebung beschreiben, d. h. den Straßen- und Trägheitsstatus
oder das VRIS des Fahrzeugs 10 von 1, unter
Verwendung der Sensoren 13, 17, 30, 32, 33 und 36,
wie vorstehend beschrieben. Sobald die Datensammlung begonnen hat,
geht das Verfahren 100 zu Schritt 104 weiter.
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In
Schritt 104 wird der Straßenstatus (siehe Spalte 1 von 3)
durch den Controller 28 unter Verwendung des optischen
Signals Oi von 2 bestimmt
und überprüft, wie
vorstehend beschrieben. Wenn der Straßenstatus negativ (–) ist,
d. h. wenn das Fahrzeug 10 von 1 die Straßenoberfläche 16 verlassen
hat, geht das Verfahren 100 zu Schritt 106 weiter.
Ansonsten geht das Verfahren 100 zu Schritt 108 weiter.
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In
Schritt 106 umfasst das Verfahren 100 das Überprüfen des
Status des zweiten Sensors 17. Wenn der Status des zweiten
Sensors 17 positiv (+) ist, d. h. wenn der zweite Sensor 17 ein
potentielles Hindernis in seiner Abtastzone 22 detektiert
hat, wie in 1 gezeigt, geht das Verfahren 100 zu
Schritt 114 weiter. Wenn jedoch der Status des zweiten
Sensors 17 negativ (–)
ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 110 weiter.
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In
Schritt 108 umfasst das Verfahren 100 wie bei
Schritt 106 das Überprüfen des
Status des zweiten Sensors 17. Wenn der Status des zweiten
Sensors 17 positiv (+) ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 112 weiter.
Wenn jedoch der Status des zweiten Sensors 17 negativ (–) ist,
geht das Verfahren 100 zu Schritt 110 weiter.
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In
Schritt 110 umfasst das Verfahren 100 das vorübergehende
Sperren oder Deaktivieren der Fähigkeit
zum autonomen Bremsen. Sobald sie gesperrt oder deaktiviert ist,
wird das Verfahren 100 beendet, wobei irgendein anschließendes Bremsen
des Fahrzeugs 10 von 1 ausschließlich durch
den Fahrer unter Verwendung der Bremseingabevorrichtung (B) ausgeführt wird.
Das heißt,
kein zusätzliches oder
ergänzendes
Bremsen wird durch den Controller 28 autonom angewendet.
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In
Schritt 112 umfasst das Verfahren 100 das Überprüfen des
Status des ersten Sensors 13. Wenn der Status des ersten
Sensors 13 negativ (–)
ist, d. h. wenn der erste Sensor 13 nicht die Anwesenheit
eines Hindernisses in seiner Abtastzone 14 detektiert, geht
das Verfahren 100 zu Schritt 110 weiter. Wenn jedoch
der Status des zweiten Sensors 17 positiv (+) ist, geht
das Verfahren 100 zu Schritt 114 weiter.
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In
Schritt 114 umfasst das Verfahren 100 das Freigeben
oder Aktivieren der Fähigkeit
zum autonomen Bremsen. Sobald die Fähigkeit zum autonomen Bremsen
freigegeben oder aktiviert ist, wird das Fahrzeug 10 von 1 über den
Bremseingabepegel (Bi) vom Fahrer unter
Verwendung der Bremseingabevorrichtung (B) sowie unter Verwendung
eines variablen Betrags einer zusätzlichen Bremskraft, der vom
Controller 28 von 2 autonom
bereitgestellt wird, gebremst. Das heißt, die Bremseingabekraft (Bi) von einem Fahrer des Fahrzeugs 10 befiehlt
einen Grundlinienbetrag der Bremskraft. Zu diesem Grundlinienbetrag
der Bremskraft kann ein geeig neter Betrag einer zusätzlichen
oder ergänzenden Bremskraft,
der irgendwo im Bereich von null bis zu einem vorbestimmten oder
kalibrierten Maximum liegt, addiert werden. Daher entspricht ein
positiver (+) Status des autonomen Bremsens in Spalte 4 von 3 nicht
irgendeiner speziellen zusätzlichen Bremskraft,
sondern vielmehr einer aktivierten oder freigegebenen Fähigkeit
zum autonomen Bremsen.
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Im
Rahmen der Erfindung kann der genaue Betrag des zusätzlichen
oder ergänzenden
Bremsens, das vom Controller 28 von 2 autonom
bereitgestellt wird, durch den Controller 28 in Antwort auf
die Werte der verschiedenen Eingangssignale, die das VES und die
Trägheitswerte
des Fahrzeugs beschreiben, bestimmt werden. Wieder in 2 umfassen
diese Eingangssignale die Signale Oi und
Ri/Li von den Sensoren 13 bzw. 17,
sowie den Fahrpedalpegel Ai, den Bremseingabepegel Bi, den Lenkwinkel/die
Lenkrate θs und die Raddrehzahl N. Zusätzliche
Sensoren (nicht dargestellt) können
verwendet werden, um das Detail und die Genauigkeit der Trägheitswerte
weiter zu verfeinern, einschließlich
beispielsweise eines oder mehrerer Beschleunigungsmesser und/oder
Gyroskope. Die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Fahrzeugbeschleunigung,
die Fahrzeugmasse, der Annäherungsabstand
zu einem Hindernis wie z. B. den Bäumen 20 von 1,
Lenkmanöver,
der Bremseingabepegel usw. können
dann mit einem entsprechenden Satz von Schwellenwerten, die im ROM
in einer Nachschlagetabelle oder einem anderen geeigneten Format
im Controller 28 gespeichert sind, verglichen werden. Der
Vergleich kann vorgeben, wie viel, falls überhaupt, zusätzliche oder
ergänzende
Bremskraft vom Controller 28 autonom bereitgestellt wird.
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Ein
Fahrzeug 10 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit,
das die Straßenoberfläche 16 verlassen
hat und sich langsam einem Hindernis wie z. B. den Bäumen 20 von 1 nähert, mit
einem Lenkwinkel θs und ei nem Bremseingabepegel Bi, der ausreicht,
um dem Hindernis auszuweichen, kann beispielsweise zu einer Aktivierung
der Fähigkeit
zum autonomen Bremsen, die mit einer zusätzlichen oder ergänzenden
Bremskraft von null oder fast null gekoppelt ist, führen. Ebenso
kann ein Fahrzeug 10, das die Straßenoberfläche 16 mit einer relativ
hohen Geschwindigkeit verlässt
und sich schnell einem Hindernis wie z. B. den Bäumen 20 nähert, mit
einem Lenkwinkel θs und einem Bremseingabepegel Bi, die jeweils
unzureichend sind, um dem Hindernis auszuweichen, zu einer automatischen
Aktivierung der Fähigkeit
zum autonomen Bremsen führen,
die mit einer beträchtlichen
zusätzlichen
oder ergänzenden Bremskraft
gekoppelt ist. Der Fachmann auf dem Gebiet wird in Abhängigkeit
von der speziellen Konstruktion des Fahrzeugs 10 und des
Controllers 28 von 2 weitere
Möglichkeiten
oder Kombinationen der verschiedenen Eingangssignale erkennen, die
zu einer anderen Bremsreaktion führen
könnten.
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Ebenso
wird der Fachmann auf dem Gebiet den Bedarf erkennen, falsche positive
Klassifizierungen zu beseitigen, indem korrekt identifiziert wird, wenn
ein Fahrer deutlich beabsichtigt, von einer Straßenoberfläche wie z. B. der Straßenoberfläche 50 von 1 abzubiegen,
und folglich die Straßenoberfläche absichtlich
verlässt.
In solchen Situationen und auch, wenn der Fahrer auf einer Straßenoberfläche fährt, der
optisch identifizierbare Grenzen, z. B. die Linie 18 von 1,
fehlen, kann das VRISR-System
deaktiviert werden. Das vorstehend beschriebene VRISR-System kann
beispielsweise dazu konfiguriert sein, den kollektiven Satz von
Eingangssignalen, einschließlich
der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Lenkradwinkels, der Straßenneigung,
der Navigationskartendaten, des Bremseingabepegels, der Blinkeraktivierung
usw., zu vergleichen und eine Feststellung durchzuführen, dass
irgendeine Abfahrt von einer Straßenoberfläche 50 absichtlich
ist. Unter solchen Umständen
kann das vorstehend beschriebene VRISR-System automatisch und vorübergehend deaktiviert
werden, um eine Fehlklassifizierung des VRIS zu verhindern.
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Obwohl
die besten Arten zur Ausführung
der Erfindung im Einzelnen beschrieben wurden, wird der Fachmann
auf dem Gebiet, den diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative
Konstruktionen und Ausführungsformen
zur Ausführung
der Erfindung innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche erkennen.