DE102009043385B4

DE102009043385B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Optimieren einer Fahrzeugkollisions-Vorbereitungsreaktion

Info

Publication number: DE102009043385B4
Application number: DE102009043385.6A
Authority: DE
Inventors: Chad T. Zagorski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2015-12-24
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: US20100094520A1; US8473171B2; DE102009043385A1

Abstract

Fahrzeug (10), das umfasst: einen Satz von Straßenrädern (12F); mehrere Sensoren (13, 17, 30, 32, 33, 36), die zum Erzeugen eines Eingangsdatensatzes betreibbar sind, wobei die mehreren Sensoren (13, 17) umfassen: einen ersten Sensor (13), der dazu ausgelegt ist, ein Hindernis auf einer Straßenoberfläche (16) in einer ersten Weise zu detektieren, wobei der erste Sensor (13) ferner dazu ausgelegt ist, eine Grenze (18) der Straßenoberfläche (16) kontinuierlich zu überwachen, um festzustellen, wenn der Satz von Straßenrädern (12F) die Grenze (18) überquert; einen zweiten Sensor (17), der dazu ausgelegt ist, das Hindernis in einer zweiten Weise zu detektieren; und mindestens einen zusätzlichen Sensor (30, 32, 33, 36), der dazu ausgelegt ist, einen Satz von Trägheitsdaten des Fahrzeugs (10) zu bestimmen; und einen Controller (28) in Kommunikation mit dem ersten Sensor (13), dem zweiten Sensor (17) und dem mindestens einen zusätzlichen Sensor (30, 32, 33, 36); wobei der Controller (28) zum Vergleichen des Eingangsdatensatzes mit einem entsprechenden Satz von kalibrierten Schwellenwerten und zum Bestimmen einer geeigneten autonomen Steuerung auf der Basis der Ergebnisse des Vergleichs betreibbar ist; wobei der Controller (28) derart ausgestaltet ist, dass er ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs (10) aktiviert, wenn der Satz von Straßenrädern (12F) die Grenze (18) nicht überquert hat und sowohl der erste Sensor (13) als auch der zweite Sensor (17) ein Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektieren; wobei der Controller (28) ferner derart ausgestaltet ist, dass er ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs (10) aktiviert, wenn der Satz von Straßenräderrn (12F) die Grenze (18) überquert hat und der zweite Sensor (17) ein Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektiert, wobei die Aktivierung des autonomen Bremsens unabhängig davon ist, ob der erste Sensor (13) das Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektiert; und wobei der Controller (28) ferner derart ausgestaltet ist, dass er ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs (10) deaktiviert, wenn eine Grenze (18) auf der Straßenoberfläche (16) nicht identifiziert werden kann, wobei die Deaktivierung des autonomen Bremsens unabhängig davon ist, ob der erste Sensor (13) und/oder der zweite Sensor (17) ein Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Optimieren einer Kollisionsvorbereitungsreaktion in einem Fahrzeug.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
Herkömmliche Fahrassistenz- und Sicherheitssysteme für Fahrzeuge sind in den Druckschriften DE 10 2004 038 494 A1 , DE 10 2005 009 146 A1 , DE 601 21 237 T2 , DE 10 2005 055 744 A1 , DE 103 25 163 A1 und DE 10 2005 022 679 A1 beschrieben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst einen Satz von Straßenrädern und mehrere Sensoren, die zum Erzeugen eines Eingangsdatensatzes betreibbar sind. Die mehreren Sensoren umfassen einen ersten Sensor, der dazu ausgelegt ist, ein Hindernis auf einer Straßenoberfläche in einer ersten Weise zu detektieren, wobei der erste Sensor ferner dazu ausgelegt ist, eine Grenze der Straßenoberfläche kontinuierlich zu überwachen, um festzustellen, wenn der Satz von Straßenrädern die Grenze überquert. Ferner umfassen die Sensoren einen zweiten Sensor, der dazu ausgelegt ist, das Hindernis in einer zweiten Weise zu detektieren, und mindestens einen zusätzlichen Sensor, der dazu ausgelegt ist, einen Satz von Trägheitsdaten des Fahrzeugs zu bestimmen. Das Fahrzeug umfasst ferner einen Controller in Kommunikation mit dem ersten Sensor, dem zweiten Sensor und dem mindestens einen zusätzlichen Sensor, wobei der Controller zum Vergleichen des Eingangsdatensatzes mit einem entsprechenden Satz von kalibrierten Schwellenwerten und zum Bestimmen einer geeigneten autonomen Steuerung auf der Basis der Ergebnisse des Vergleichs betreibbar ist. Der Controller ist derart ausgestaltet, dass er ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs aktiviert, wenn der Satz von Straßenrädern die Grenze nicht überquert hat und sowohl der erste Sensor als auch der zweite Sensor ein Hindernis auf der Straßenoberfläche detektieren. Ferner ist der Controller derart ausgestaltet, dass er ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs aktiviert, wenn der Satz von Straßenrädern die Grenze überquert hat und der zweite Sensor ein Hindernis auf der Straßenoberfläche detektiert, wobei die Aktivierung des autonomen Bremsens unabhängig davon ist, ob der erste Sensor das Hindernis auf der Straßenoberfläche detektiert. Weiterhin ist der Controller derart ausgestaltet, dass er ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs deaktiviert, wenn eine Grenze auf der Straßenoberfläche nicht identifiziert werden kann, wobei die Deaktivierung des autonomen Bremsens unabhängig davon ist, ob der erste Sensor und/oder der zweite Sensor ein Hindernis auf der Straßenoberfläche detektieren.
Die obigen Merkmale und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das auf einer beispielhaften Straßenoberfläche mit einer Grenzlinie fährt;
2 ist eine schematische Darstellung eines Controllers, der bei dem Fahrzeug von 1 verwendbar ist;
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
4 ist ein schematischer Ablaufplan, der einen Algorithmus oder ein Verfahren beschreibt, der bzw. das bei dem Fahrzeug von 1 verwendbar ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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.
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 Position 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Das heißt, der erste Sensor 13 überträgt kontinuierlich ein optisches Signal O_i, 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 θ_s), 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
In Schritt 104 wird der Straßenstatus (siehe Spalte 1 von 3) durch den Controller 28 unter Verwendung des optischen Signals O_i 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.
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.
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.
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.
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.
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 (B_i) 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 (B_i) von einem Fahrer des Fahrzeugs 10 befiehlt einen Grundlinienbetrag der Bremskraft. Zu diesem Grundlinienbetrag der Bremskraft kann ein geeigneter 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.
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 O_i und R_i/L_i von den Sensoren 13 bzw. 17, sowie den Fahrpedalpegel Ai, den Bremseingabepegel Bi, den Lenkwinkel/die Lenkrate θ_s 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.
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 einem 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 θ_s 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.
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.

Claims

Fahrzeug (10), das umfasst: einen Satz von Straßenrädern (12F); mehrere Sensoren (13, 17, 30, 32, 33, 36), die zum Erzeugen eines Eingangsdatensatzes betreibbar sind, wobei die mehreren Sensoren (13, 17) umfassen: einen ersten Sensor (13), der dazu ausgelegt ist, ein Hindernis auf einer Straßenoberfläche (16) in einer ersten Weise zu detektieren, wobei der erste Sensor (13) ferner dazu ausgelegt ist, eine Grenze (18) der Straßenoberfläche (16) kontinuierlich zu überwachen, um festzustellen, wenn der Satz von Straßenrädern (12F) die Grenze (18) überquert; einen zweiten Sensor (17), der dazu ausgelegt ist, das Hindernis in einer zweiten Weise zu detektieren; und mindestens einen zusätzlichen Sensor (30, 32, 33, 36), der dazu ausgelegt ist, einen Satz von Trägheitsdaten des Fahrzeugs (10) zu bestimmen; und einen Controller (28) in Kommunikation mit dem ersten Sensor (13), dem zweiten Sensor (17) und dem mindestens einen zusätzlichen Sensor (30, 32, 33, 36); wobei der Controller (28) zum Vergleichen des Eingangsdatensatzes mit einem entsprechenden Satz von kalibrierten Schwellenwerten und zum Bestimmen einer geeigneten autonomen Steuerung auf der Basis der Ergebnisse des Vergleichs betreibbar ist; wobei der Controller (28) derart ausgestaltet ist, dass er ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs (10) aktiviert, wenn der Satz von Straßenrädern (12F) die Grenze (18) nicht überquert hat und sowohl der erste Sensor (13) als auch der zweite Sensor (17) ein Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektieren; wobei der Controller (28) ferner derart ausgestaltet ist, dass er ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs (10) aktiviert, wenn der Satz von Straßenräderrn (12F) die Grenze (18) überquert hat und der zweite Sensor (17) ein Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektiert, wobei die Aktivierung des autonomen Bremsens unabhängig davon ist, ob der erste Sensor (13) das Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektiert; und wobei der Controller (28) ferner derart ausgestaltet ist, dass er ein autonomes Bremsen des Fahrzeugs (10) deaktiviert, wenn eine Grenze (18) auf der Straßenoberfläche (16) nicht identifiziert werden kann, wobei die Deaktivierung des autonomen Bremsens unabhängig davon ist, ob der erste Sensor (13) und/oder der zweite Sensor (17) ein Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektieren.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei der erste Sensor (13) eine elektrooptische Abbildungsvorrichtung ist und der zweite Sensor (17) eine Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung mit elektromagnetischen Wellen (EM-Wellen) ist.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 2, wobei die EM-Wellen-Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: einer Funkwellen-Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung, einer Ultraviolett-Laser-Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung (UV-Laser-Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung) und einer Infrarot-Laser-Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung (IR-Laser-Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung).
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine zusätzliche Sensor mindestens einen von Folgenden umfasst: einen Straßenrad-Drehzahlsensor (36), einen Lenkwinkel- und Lenkratensensor (33), einen Bremseingabepegelsensor (30) und einen Drosselklappenstandsensor.
Vorrichtung (34) zum Optimieren einer Kollisionsvorbereitungsreaktion in einem Fahrzeug (10) mit einem Satz von Straßenrädern (12F), wobei die Vorrichtung (34) umfasst: einen elektrooptischen Abbildungssensor (13), der dazu ausgelegt ist, ein Hindernis auf einer Straßenoberfläche (16) in einer ersten Weise visuell zu detektieren, wobei der elektrooptische Abbildungssensor (13) ferner dazu ausgelegt ist, eine Grenze (18) der Straßenoberfläche (16) kontinuierlich zu überwachen, um dadurch festzustellen, wenn der Satz von Straßenrädern (12F) die Grenze (18) überquert; einen Detektions- und Entfernungsmesssensor (17) mit elektromagnetischen (EM) Wellen, der dazu ausgelegt ist, das Hindernis in einer zweiten Weise zu detektieren; mindestens einen zusätzlichen Sensor (30, 32, 33, 36) zum Bestimmen eines Satzes von Trägheitsdaten des Fahrzeugs (10); und einen Controller (28) in Kommunikation mit dem elektrooptischen Abbildungssensor (13), dem EM-Wellen-Detektions- und Entfernungsmesssensor (17) und dem mindestens einen zusätzlichen Sensor (30, 32, 33, 36); wobei der Controller (28) zum Vergleichen des Eingangsdatensatzes mit einem entsprechenden Satz von kalibrierten Schwellenwerten und zum automatischen Ergänzen eines vom Benutzer erzeugten Bremseingabepegels des Fahrzeugs (10) als erste Steuerreaktion auf der Basis der Ergebnisse des Vergleichs betreibbar ist; wobei der Controller (28) derart ausgestaltet ist, dass er den vom Benutzer erzeugten Bremseingabepegel des Fahrzeugs (10) automatisch ergänzt, wenn der Satz von Straßenrädern (12F) die Grenze (18) nicht überquert hat und sowohl der elektrooptische Abbildungssensor (13) als auch der Detektions- und Entfernungsmesssensor (17) ein Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektieren; wobei der Controller (28) ferner derart ausgestaltet ist, dass er den vom Benutzer erzeugten Bremseingabepegel des Fahrzeugs (10) automatisch ergänzt, wenn der Satz von Straßenrädern (12F) die Grenze (18) überquert hat und der Detektions- und Entfernungsmesssensor (17) ein Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektiert, wobei dies unabhängig davon ist, ob der elektrooptische Abbildungssensor (13) das Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektiert; und wobei der Controller (28) ferner derart ausgestaltet ist, dass er den vom Benutzer erzeugten Bremseingabepegel des Fahrzeugs (10) nicht ergänzt, wenn eine Grenze (18) auf der Straßenoberfläche (16) nicht identifiziert werden kann, wobei dies unabhängig davon ist, ob der elektrooptische Abbildungssensor (13) und/oder der Detektions- und Entfernungsmesssensor (17) ein Hindernis auf der Straßenoberfläche (16) detektieren.
Vorrichtung (34) nach Anspruch 5, wobei der Detektions- und Entfernungsmesssensor (17) eine Radarvorrichtung mit einem Frequenzbereich von größer als 1 Gigahertz (GHz) ist.
Vorrichtung (34) nach Anspruch 6, wobei der Frequenzbereich aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: X-Band-Frequenzen und K-Band-Frequenzen.
Vorrichtung (34) nach Anspruch 5, wobei das Fahrzeug (10) eine Lenkeingabevorrichtung (26) und eine Bremseingabevorrichtung umfasst und wobei der mindestens eine zusätzliche Sensor umfasst: einen Lenkwinkel- und -ratensensor (33), der dazu ausgelegt ist, einen momentanen Lenkwinkel und eine Lenkwinkelrate der Lenkeingabevorrichtung (26) zu messen, und einen Bremseingabesensor (30), der dazu ausgelegt ist, den vom Benutzer erzeugten Bremseingabepegel zu messen.
Vorrichtung (34) nach Anspruch 5, wobei der Detektions- und Entfernungsmesssensor (17) eine Impulslaservorrichtung ist.
Vorrichtung (34) nach Anspruch 5, die ferner eine Vorrichtung (38) für einen akustischen/visuellen Alarm umfasst, wobei die Vorrichtung (38) für den akustischen/visuellen Alarm als zweite Steuerreaktion automatisch aktiviert wird, wenn die erste Steuerreaktion ausgeführt wird.
Verfahren zum Optimieren einer Kollisionsvorbereitungsreaktion in einem Fahrzeug (10), wobei das Verfahren umfasst: Messen eines Satzes von Fahrzeugträgheitsdaten, einschließlich eines vom Benutzer erzeugten Bremseingabepegels; Detektieren eines Hindernisses unter Verwendung einer Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung (17) mit elektromagnetischen (EM) Wellen; kontinuierliches Überwachen einer Grenze (18) der Straßenoberfläche (16) unter Verwendung einer elektrooptischen Vorrichtung (13), um festzustellen, wenn das Fahrzeug (10) die Grenze (18) überquert; und automatisches Addieren einer zusätzlichen Bremskraft zu dem vom Benutzer erzeugten Bremseingabepegel, wenn das Fahrzeug (10) die Grenze (18) nicht überquert hat und ein Hindernis von der Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung (17) und der elektrooptischen Vorrichtung (13) detektiert wird; automatisches Addieren einer zusätzlichen Bremskraft zu dem vom Benutzer erzeugten Bremseingabepegel, wenn das Fahrzeug (10) die Grenze (18) überquert hat und ein Hindernis von der Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung (17) detektiert wird, wobei dies unabhängig davon ist, ob die elektrooptische Vorrichtung (13) das Hindernis detektiert; und kein automatisches Addieren einer zusätzlichen Bremskraft zu dem vom Benutzer erzeugten Bremseingabepegel, wenn eine Grenze (18) auf der Straßenoberfläche (16) nicht identifiziert werden kann, wobei dies unabhängig davon ist, ob ein Hindernis von der Detektions- und Entfernungsmessvorrichtung (17) und/oder der elektrooptischen Vorrichtung (13) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Vergleichen des Satzes von Fahrzeugträgheitsdaten mit einem Satz von kalibrierten Schwellenwerten; und automatisches Aufbringen eines unterschiedlichen Betrags der zusätzlichen Bremskraft in Abhängigkeit zumindest teilweise von dem Satz von Fahrzeugträgheitsdaten.