DE102010006442A1

DE102010006442A1 - Verfahren zum Integrieren einer adaptiven Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelung

Info

Publication number: DE102010006442A1
Application number: DE102010006442A
Authority: DE
Inventors: Kwang-Keun Rochester Hills Shin
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-02-03
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2010-12-30
Also published as: US8359149B2; US20100198450A1

Abstract

Die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs wird in Übereinstimmung mit einem Geschwindigkeitsregelungssystem geregelt, das eine Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen aufweist. Jedes der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale weist eine gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeitsanforderung auf, die zum Bestimmen einer einzelnen gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln des Fahrzeugs verwendet werden kann. Für jedes der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale kann über eine Zeitdauer eine zukünftig gewünschte Geschwindigkeitsanforderung vorhergesagt werden. Die Fahrzeugbeschleunigung kann aus der Differenz der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit und der vorhergesagten zukünftigen Geschwindigkeit bestimmt werden, um die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Fahrzeugs auf die vorhergesagte zukünftige Geschwindigkeit zu regeln.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/149,395, eingereicht am 3. Februar 2009, die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf die automatische Geschwindigkeitsregelung in einem Kraftfahrzeug.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt bieten lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung und brauchen keinen Stand der Technik zu bilden.
Die Verfahren der automatischen Geschwindigkeitsregelung werden komplexer, während zu Fahrzeugen Merkmale und Fähigkeiten hinzugefügt werden und von dem Kunden gewünscht werden. Die grundlegendste automatische Geschwindigkeitsregelung ist die herkömmliche Geschwindigkeitsregelung (CCC), die ermöglicht, dass ein Betreiber eine Referenzgeschwindigkeit einstellt und die Antriebsstrangabgabe auf die Referenzgeschwindigkeit regelt. Beispiele fortgeschrittenerer Versionen, die verbrei teter werden, sind die adaptive Geschwindigkeitsregelung, die Höchstgeschwindigkeitsbefolgung und die Kurvengeschwindigkeitsregelung.
Die adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) ist ein Regelungsverfahren zum automatischen Regeln eines Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur, das eine gewünschte Geschwindigkeit aufrecht erhält, während es einen Sicherheitsabstand oder Folgeabstand von anderen Fahrzeugen in derselben Fahrspur aufrecht erhält. Die wesentliche Funktion der ACC ist die Zielfahrzeugverfolgung, d. h., dass ein Trägerfahrzeug einem Zielfahrzeug folgt, während es einen bestimmten Abstand (z. B. Zeit oder Entfernung) aufrechterhält, während es die gewünschte Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten versucht. Das Trägerfahrzeug ist das Fahrzeug, das durch die ACC geregelt wird, und das Zielfahrzeug ist das Fahrzeug vor dem Trägerfahrzeug.
Die Höchstgeschwindigkeitsbefolgung (SLF) ist ein Verfahren für die Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung, bei dem ein Fahrzeugteilsystem eine gegenwärtige Höchstgeschwindigkeit für eine gegenwärtig befahrene Straße und die Höchstgeschwindigkeit für die Straße in einer Entfernung vor dem Fahrzeug überwacht. Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird in Bezug auf die überwachte(n) Höchstgeschwindigkeit(en) aufrechterhalten. Im stationären Zustand wird das Fahrzeug ähnlich einem Fahrzeug mit CCC betrieben, wobei die Referenzgeschwindigkeit für das Fahrzeug auf die Geschwindigkeitsbeschränkung eingestellt wird. In Übergängen ist ein beispielhaftes Verfahren das Reagieren auf anstehende Änderungen der Geschwindigkeitsbeschränkungen, das das Verringern der Referenzgeschwindigkeit vor der Annäherung einer Zone mit niedrigerer Geschwindigkeitsbeschränkung und das Erhöhen der Referenzgeschwindigkeit, nachdem in eine Zone mit höherer Höchstgeschwindigkeit eingetreten wurde, enthält. In diesem bevorzugten Verfahren wird die Höchstgeschwindigkeit nie verletzt.
Die Fahrzeuggeschwindigkeit wird einschließlich Übergangszunahmen und -abnahmen der Fahrzeuggeschwindigkeit bei oder unter der Höchstgeschwindigkeit gehalten. Die Höchstgeschwindigkeiten für die gegenwärtig befahrene Straße und für die Straße vor dem Fahrzeug können auf eine Anzahl von Arten bestimmt werden. Ein bevorzugtes Verfahren enthält die koordinierte Verwendung einer Globalen Positionsbestimmungsvorrichtung (GPS) und einer digitalen Kartendatenbank, die Höchstgeschwindigkeitsdaten für eine identifizierte Straßenstrecke und Daten, die Punkte der Höchstgeschwindigkeitsänderung auf einer Straße beschreiben, enthält.
Die Kurvengeschwindigkeitsregelung (CSC) ist ein Verfahren zur Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung, bei dem ein Fahrzeugteilsystem eine gegenwärtige Straßenkrümmung und eine Straßenkrümmung in einer bestimmten Entfernung voraus überwacht. Die sicheren Geschwindigkeiten auf einer befahrenen geraden Straße und die sichere Geschwindigkeit auf einer ähnlichen, aber gekrümmten Straße können verschieden sein. Die durch die Winkelbeschleunigung durch eine Kurve verursachte Kraft auf ein Fahrzeug ist ein destabilisierender Faktor auf das Fahrzeug, der auf einer geraden Straßenstrecke nicht vorhanden ist. Die durch die Winkelbeschleunigung durch eine gegebene Kurve verursachte Kraft auf das Fahrzeug kann durch Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit verringert werden. Die Kurvengeschwindigkeitsregelung überwacht die Krümmung der gegenwärtig befahrenen Straße und die Krümmung der Straße vor dem Fahrzeug, während die Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage vorhergesagter Effekte der Winkelbeschleunigung auf das Fahrzeug verringert wird. Höchstgeschwindigkeitsdaten für eine bestimmte Straße und Krümmungsdaten für eine Straßenstrecke können auf eine Anzahl von Arten bestimmt werden. Zum Beispiel können eine GPS-Vorrichtung und eine digitale Kartendatenbank genutzt werden, um sowohl Höchstge schwindigkeiten als auch die Kurvenkrümmung nachzuschlagen oder zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ können eine Kamera oder eine visuelle Abbildungsvorrichtung gemeinsam mit der Bilderkennungsprogrammierung genutzt werden, um die Straßenkrümmung für die befahrene Straße zu schätzen.
Die oben beschriebenen Geschwindigkeitsregelungsvorrichtungen können zusammenwirken, um das Fahrzeug durch ein einzelnes Fahrzeug-Geschwindigkeitsregelungssystem, z. B. eine Drosselregelung und eine Bremsregelung, zu regeln. Eine solche Kombination von Geschwindigkeitsregelungsverfahren kann z. B. in einer Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelung ausgeführt werden, die als Eingaben Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsbefehle von Modulen überwacht, die eines der oben erwähnten Geschwindigkeitsregelungsverfahren ausführen, und einen einzelnen Satz von Befehlen zu dem Fahrzeug-Geschwindigkeitsregelungssystem priorisiert.
Die Fahrt in einer Fahrspur ist inhärent eine veränderliche und komplizierte Situation. Ein Verfahren zur stetigen Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs auf der Grundlage einer Integration der herkömmlichen Geschwindigkeitsregelung, der adaptiven Geschwindigkeitsregelung, der Höchstgeschwindigkeitsbefolgungsregelung und der Kurvengeschwindigkeitsregelung wäre nützlich für den Betrieb des Fahrzeugs und für den Insassenkomfort.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit Anforderungen eines Geschwindigkeitsregelungssystems, das mehrere Geschwindigkeitsregelungsmerkmale enthält, enthält das Überwachen einer gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderung jedes der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen, das Bestimmen einer gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln des Fahrzeugs auf der Grundlage der überwachten gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen, das Vorhersagen einer zukünftigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderung jedes der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen, das Bestimmen einer gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs auf der Grundlage der vorhergesagten zukünftigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen und das Regeln des Fahrzeugs auf der Grundlage der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln des Fahrzeugs und der gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden nun beispielhaft eine oder mehrere Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 schematisch ein beispielhaftes Fahrzeug, das mit einer Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelung ausgestattet ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 schematisch den Betrieb eines beispielhaften herkömmlichen Geschwindigkeitsregelungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
3 schematisch den Betrieb eines beispielhaften adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
4 schematisch den Betrieb eines beispielhaften Höchstgeschwindigkeitsbefolgungs-Regelungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
5 schematisch den Betrieb eines beispielhaften Kurvengeschwindigkeits-Regelungssystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
6 schematisch ein beispielhaftes Geschwindigkeitsregelungssystem, das eine Befehlsentscheidungsfunktion enthält, die verschiedene Eingaben überwacht und eine einzelne Geschwindigkeitsausgabe und eine einzelne Beschleunigungsausgabe zur Verwendung durch einen einzelnen Geschwindigkeitscontroller erzeugt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
7 einen beispielhaften Datenfluss, der von verschiedenen Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen geforderte zukünftige Geschwindigkeiten vorhersagt und eine Befehlsentscheidungsfunktion zur Auswahl einer Beschleunigung auf der Grundlage der Entscheidung nutzt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
8 graphisch beispielhafte Reaktionszeiten eines Fahrzeugs auf Änderungen der gewünschten Geschwindigkeiten verschiedener Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungsmerkmale ein schließlich einer beispielhaften Vorhersage der gewünschten zukünftigen Geschwindigkeit in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Nunmehr in den Zeichnungen, in denen die Darstellungen nur zur Veranschaulichung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht zu deren Beschränkung dienen, veranschaulicht 1 schematisch ein allgemein bei 10 gezeigtes beispielhaftes Fahrzeug, das mit einer Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelung 12 ausgestattet ist. Ein Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystem 12 kann zum Überwachen der Eingaben von verschiedenen Quellen, zum Priorisieren der Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der verschiedenen Eingaben und zum Ausgeben von Geschwindigkeits- und Beschleunigungsregelungsbefehlen an ein Fahrzeug-Geschwindigkeitsregelungssystem genutzt werden. Es wird gewürdigt werden, dass das beispielhafte Fahrzeug 10 einen möglichen Satz von Systemen und Vorrichtungen enthält, wobei aber eine Anzahl potentieller Konfigurationen und verschiedener Systeme und Vorrichtungen denkbar sind und die Offenbarung nicht auf die hier beschriebenen besonderen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll.
Die Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelung 12 ist ein autonomes und zweckmäßiges Merkmal, das die herkömmliche Geschwindigkeitsregelung (CCC) 40 durch die Integration von Merkmalen wie etwa adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC) 60, Höchstgeschwindigkeitsbefolgung (SLF) 80 und Kurvengeschwindigkeitsregelung (CSC) 100 erweitert. Die Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelung 12 nimmt Eingaben von einer Fahrereingabevorrichtung 14, von einer vorwärts schauenden Sensorvorrich tung 16 wie etwa von einem Radarüberwachungssystem und von einer Ortsvorrichtung 18 des globalen Positionsbestimmungssystems (GPS-Ortsvorrichtung 18) an, um Beschleunigungsausgaben zum Regeln der Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu erzeugen. In einer Ausführungsform enthalten die Beschleunigungsausgaben Befehle für eine Drosselvorrichtung 20 und für ein Bremssystem 22, die darauf beruhen, ob die Beschleunigung positiv oder negativ ist. Die Drosselvorrichtung 20 ist der Einfachheit halber als ein System gezeigt, das eine Ausgabe des Antriebsstrangs regelt, wobei aber gewürdigt werden wird, dass eine Anzahl von Maschinen- oder Antriebsstrang-Regelungsvorrichtungen oder -modulen betrachtet werden und dass die Offenbarung nicht durch eine enge Definition der Drosselungsvorrichtung beschränkt werden soll. Ähnlich ist das Bremssystem 22 der Einfachheit halber als ein System gezeigt, das die Verzögerung oder negative Beschleunigung des Fahrzeugs regelt, wobei aber gewürdigt werden wird, dass eine Anzahl von Vorrichtungen oder Verfahren wie etwa Maschinenbremsung oder Rückgewinnungsbremsung im Hybridantriebsstrang betrachtet werden und dass die Offenbarung nicht durch eine enge Definition der Bremsvorrichtung beschränkt sein soll. In anderen beispielhaften Ausführungsformen kann in Abhängigkeit von den besonderen Geschwindigkeitsregelungsfunktionen, die bedient werden, eine Regelung nur durch Drosselbefehle erzielt werden. In anderen beispielhaften Ausführungsformen, z. B. in Bezug auf einen Hybridantrieb-Antriebsstrang oder auf einen Antriebsstrang, der Elektromotoren enthält, können die Elektromotoren anstelle oder gemeinsam mit der Maschine dazu verwendet werden, Einstellungen der Fahrzeuggeschwindigkeit vorzunehmen. Wie sie hier verwendet werden, sollen die Begriffe Regelung, Controller, Modul, Regelungsmodul und dergleichen so verstanden werden, dass sie verschiedene oder Kombinationen einer oder mehrerer anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASIC), elektronischer Schaltungen, Zentraleinheiten (vorzugsweise Mikroprozessoren) und zuge ordneten Speicher und Ablagen (nur Lesen, programmierbar nur Lesen, Schreiben/Lesen, Festplatte usw.), die eines oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, Kombinationslogikschaltungen, Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen, geeignete Signalaufbereitungs- und -pufferschaltungen und andere geeignete Komponenten zur Bereitstellung der beschriebenen Funktionalität bedeuten. Das Regelmodul weist einen Satz von Regelalgorithmen einschließlich residenter Softwareprogrammanweisungen und -kalibrierungen, die im Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen, auf. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen werden, etwa durch eine Zentraleinheit, ausgeführt und sind zum Überwachen der Eingaben von Erfassungsvorrichtungen und von anderen vernetzten Regelmodulen und zum Ausführen von Regelungs- und Diagnoseroutinen zum Regeln des Betriebs von Aktuatoren betreibbar. Die Schleifenzyklen können in regelmäßigen Intervallen, z. B. alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden während des andauernden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs, ausgeführt werden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
2 veranschaulicht schematisch den Betrieb eines allgemein bei 40 gezeigten beispielhaften CCC-Systems. Das CCC-Regelungsmerkmal 40 arbeitet so, dass es die Fahrzeuggeschwindigkeit bei einer vom Fahrer gewählten Referenz- oder Sollgeschwindigkeit v_CCC aufrechterhält. Die vom Fahrer gewählte Referenzgeschwindigkeit v_CCC wird z. B. durch eine Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtung eingegeben. Die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit v wird durch einen Geschwindigkeitssensor 46 überwacht und einem Geschwindigkeitscontroller 42 zugeführt. Der Geschwindigkeitscontroller 42 berechnet den notwendigen Beschleunigungs befehl a_cmd, um an die vom Fahrer gewählte Sollgeschwindigkeit v_SET anzupassen, falls sich die Fahrzeuggeschwindigkeit v unterscheidet. In einer beispielhaften Konfiguration wird die Drosselvorrichtung 20 angewendet, falls der Beschleunigungsbefehl a_cmd positiv ist, und wird das Bremssystem 22 angewendet, falls der Beschleunigungsbefehl negativ ist.
Die Sollgeschwindigkeit v_CCC wird z. B. durch einen Fahrer gewählt und durch einen Geschwindigkeitscontroller 42 überwacht. Eine Beschleunigungseingabe a_CCC wird durch den Geschwindigkeitscontroller 42 überwacht. Die resultierende Fahrzeuggeschwindigkeit v wird vom Geschwindigkeitssensor 46 aus einer Rückkopplungseingabe überwacht. Der Geschwindigkeitscontroller 42 vergleicht die Fahrzeuggeschwindigkeit v mit der Sollgeschwindigkeit v_CCC, um den Beschleunigungsbefehl a_cmd zu bestimmen. a_cmd wird an ein Fahrzeug-Geschwindigkeitsregelungssystem 44 ausgegeben, um die Drosselvorrichtung 20 und das Bremssystem 22 anzuweisen, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen bzw. zu verringern. Auf diese Weise kann der Geschwindigkeitscontroller 42 die Fahrzeuggeschwindigkeit v in der Weise nachführen und regeln, dass sie an die Sollgeschwindigkeit v_CCC angepasst wird.
3 veranschaulicht schematisch den Betrieb eines allgemein bei 60 gezeigten beispielhaften ACC-Merkmals. Ein Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystem 12, das mit dem Merkmal ACC-Regelungsmerkmal 60 ausgestattet ist, hält den Fahrzeugfolgeabstand, der durch den Fahrer wählbar sein kann, aufrecht, falls durch vorwärts schauende Sensoren 62, z. B. Radar, LIDAR, Sicht- oder Sonarsysteme, ein vorausfahrendes Fahrzeug detektiert wird. In anderen Ausführungsformen kann eine Kornmunikationsvorrichtung, z. B. Funk- oder Satellitenkommunikation, genutzt werden, um mit anderen Fahrzeugen im Verkehr zu kommunizieren, um Geschwindigkeiten und Abstände zwischen den Fahrzeugen einzustellen und/oder um vor nahenden Bedingungen im Verkehr zu warnen. Die vorausfahrenden Fahrzeuge oder Zielfahrzeuge werden in Bezug auf das Fahrzeug auf der Grundlage der Eingabe von dem vorwärts schauenden Sensor oder von einer anderen Vorrichtung, die Informationen über die Zielfahrzeuge erzeugt, nachgeführt.
Der vorwärts schauende Sensor 62 stellt einen Abstand r und eine Änderung des Abstands oder Abstandsänderung r . bereit, um den Fahrzeugfolgeabstand zu bestimmen. Ein ACC-Befehlserzeugungsblock 64 überwacht Fahrzeugeingaben wie etwa Fahrzeuggeschwindigkeit v, Abstand r und Abstandsänderung r ., um mit dem Folgeabstand zu vergleichen. Der ACC-Befehlserzeugungsblock 64 erzeugt die gewünschte Geschwindigkeit v_ACC und die gewünschte Beschleunigung a_ACC und gibt die Daten für den Geschwindigkeitscontroller 42 aus. Der Geschwindigkeitscontroller 42 bestimmt den notwendigen Beschleunigungsbefehl a_cmd als eine Ausgabe, die in das Fahrzeug-Geschwindigkeitsregelungssystem 44 eingegeben wird, um ein beispielhaftes Fahrzeug einschließlich der Drosselvorrichtung 20 und des Bremssystems 22 zu regeln. Falls der Beschleunigungsbefehl a_cmd positiv ist, wird die Drosselvorrichtung 20 angewendet, und falls der Beschleunigungsbefehl a_cmd negativ ist, wird das Bremssystem 22 angewendet. Während die Fahrzeuggeschwindigkeit v erhöht oder verringert wird, kann der Fahrzeugfolgeabstand aufrechterhalten werden.
4 veranschaulicht schematisch den Betrieb eines bei 80 gezeigten beispielhaften SLF-Regelungsmerkmals. Das SLF-Regelungsmerkmal 80 ändert in Ansprechen auf detektierte Änderungen der Höchstgeschwindigkeitszonen automatisch die Sollgeschwindigkeit v_SLF. In einer beispiel haften Ausführungsform verringert das mit dem SLF-Regelungsmerkmal 80 ausgestattete Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystem 12 die Fahrzeuggeschwindigkeit v vor dem Eintritt in eine Zone mit niedrigerer Höchstgeschwindigkeit und beschleunigt nach dem Eintritt in eine Zone mit höherer Höchstgeschwindigkeit. Es wird ein System oder eine Vorrichtung zum Erzeugen von Informationen genutzt, die eine Höchstgeschwindigkeit einer gegenwärtigen Straße beschreiben und die Informationen über eine Höchstgeschwindigkeit einer Straße vor dem Fahrzeug enthalten können. In einem beispielhaften System detektiert ein GPS 18 einen gegenwärtigen Ort für das Fahrzeug 10 und gibt ihn aus. Eine Kartendatenbank 86 stellt die Höchstgeschwindigkeit des gegenwärtigen Orts SL_C, den Ort des nächsten Höchstgeschwindigkeits-Änderungspunkts SL_N und die Entfernung zu dem Höchstgeschwindigkeits-Änderungspunkt r_SLC bereit. Durch Koordinieren der gegenwärtigen Orts- und Höchstgeschwindigkeitsdaten kann eine dynamische Sollgeschwindigkeit v_SLF genutzt werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch auf einen vorgeschriebenen Grenzwert zu regeln. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann ein Sehsystem, das mit bekannten Mustererkennungsverfahren gekoppelt ist, genutzt werden, um erlaubte Höchstgeschwindigkeiten auf einer Straße zu bestimmen. Diese bestimmten Höchstgeschwindigkeiten können ähnlich Höchstgeschwindigkeiten verwendet werden, die durch GPS-gestützte Verfahren erkannt werden können.
Durch das GPS 18 wird die Fahrzeugpositionierung bestimmt und zum Vergleich mit einer Kartendatenbank 86 ausgegeben. Die Kartendatenbank 86 gibt die gegenwärtige Höchstgeschwindigkeit SL_C, die nächste Höchstgeschwindigkeit SL_N und die Entfernung zur Höchstgeschwindigkeitsänderung r_SLC zur Eingabe in den SLF-Befehlserzeugungsblock 84 aus. Der Befehlserzeugungsblock 84 empfängt außerdem die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die von dem Geschwindigkeitssensor 46 eingegeben wird. Der Befehlserzeugungsblock 84 kann daraufhin eine gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit v_SLF und eine gewünschte Beschleunigung a_SLF ausgeben. Der Geschwindigkeitscontroller 42 vergleicht die Eingaben der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit v_SLF und der gewünschten Beschleunigung a_SLF mit der gegenwärtigen Fahrzeuggeschwindigkeit v und berechnet den notwendigen Beschleunigungsbefehl a_cmd. Der notwendige Beschleunigungsbefehl a_cmd wird an das Fahrzeug-Geschwindigkeitsregelungssystem 44 ausgegeben. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Drosselvorrichtung 20 angewendet, falls der Beschleunigungsbefehl a_cmd positiv ist, und wird das Bremssystem 22 angewendet, falls der Beschleunigungsbefehl a_cmd negativ ist.
In einem beispielhaften Betrieb vergleicht der SLF-Befehlserzeugungsblock die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit v mit der gegenwärtigen Höchstgeschwindigkeit SL_C, um die gewünschte Fahrzeuggeschwindigkeit v_SLF und die gewünschte Beschleunigung a_SLF zu erzeugen und an den Geschwindigkeitscontroller 42 auszusenden, so dass die gegenwärtige Höchstgeschwindigkeit SL_C erfüllt und aufrechterhalten werden kann. Der SLF-Befehlserzeugungsblock 84 vergleicht außerdem die gegenwärtige Höchstgeschwindigkeit SL_C mit der nächsten Höchstgeschwindigkeit SL_N, um zu bestimmen, ob eine Zunahme oder Abnahme der Höchstgeschwindigkeit auftreten kann. Falls sich eine Abnahme von der gegenwärtigen Höchstgeschwindigkeit SL_C annähert, gibt der SLF-Befehlserzeugungsblock 84 die gewünschte Beschleunigung und Geschwindigkeit a_SLF bzw. v_SLF aus, und fordert von dem Geschwindigkeitscontroller 42 die Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit v. Der Geschwindigkeitscontroller 42 vergleicht die Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsanforderungen a_SLF und v_SLF mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v und sendet einen Beschleunigungsbefehl a_CMD an das Bremssystem 22. Somit wird die Fahrzeuggeschwindigkeit v in Erwartung der geforderten Verringerung der Höchstgeschwindigkeit auf die nächste Höchstgeschwindigkeit SL_N verringert, um eine Verletzung zu verhindern. Falls es eine bevorstehende Zunahme der nächsten Höchstgeschwindigkeit SL_N gibt, sendet der SLF-Befehlserzeugungsblock 84 die gewünschten Beschleunigungs- und Geschwindigkeitsbefehle a_SLF und v_SLF an den Geschwindigkeitscontroller 42, der eine Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit v anfordert, wenn das Fahrzeug 10 den nächsten Änderungspunkt der Höchstgeschwindigkeit SL_N erreicht.
Der SLF-Befehlserzeugungsblock 84 folgt den obigen Beschreibungen, um in jedem Fall eine Verletzung der niedrigeren Höchstgeschwindigkeit zu verhindern.
5 veranschaulicht schematisch den Betrieb eines bei 100 gezeigten beispielhaften CSC-Merkmals. Das CSC-100-Merkmal verringert die Fahrzeuggeschwindigkeit v dementsprechend vor, bei oder Eintritt in eine Kurve, falls die Fahrzeuggeschwindigkeit v höher als eine vorgegebene Wendegeschwindigkeit ist. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystem 12 mit dem CSC-100-Merkmal ausgestattet, um die Fahrzeuggeschwindigkeit vor Erreichen einer Krümmung der Straße zu verringern und beim Verlassen der Krümmung zu beschleunigen. Es wird ein System oder eine Vorrichtung genutzt, um Informationen zu erzeugen, die eine Krümmung und eine vorgeschlagene Geschwindigkeit einer gegenwärtigen Straße beschreiben, wobei sie Informationen über eine Krümmung und eine ausgewählte Geschwindigkeit einer Straße vor dem Fahrzeug enthalten können. In einem beispielhaften System detektiert ein GPS 18 einen gegenwärtigen Ort für das Fahrzeug 10 und gibt ihn aus. Eine Kartendatenbank 86 stellt Krümmungsdaten für die gegenwärtige Krümmung ☐_C, für die nächste Krümmung ☐_N und für die Entfernung von der gegenwärtigen Fahrzeugposition zu der nächsten Krümmung r_NC bereit. Eine Reihe von Nachschlagetabellen 102 stellen Geschwindigkeitsanforderungen für eine gegebene Straßenkrümmung bereit. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die durch die GPS-Vorrichtung im Zusammenwirken mit digitalen Kartendaten beschriebene Fahrzeugposition genutzt werden, um die erlaubte empfohlene Maximalgeschwindigkeit für einen bestimmten gekrümmten Abschnitt einer Straße zu bestimmen. Durch Koordinieren der gegenwärtigen Orts- und Krümmungsdaten kann eine dynamische Sollgeschwindigkeit v_CSC genutzt werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit v automatisch auf einen vorgeschriebenen Grenzwert zu regeln.
Das GPS 18 detektiert den gegenwärtigen Ort des Fahrzeugs 10 und gibt ihn aus. Der gegenwärtige Ort wird mit der Kartendatenbank 86 verglichen, die die gegenwärtige Krümmung für den Ort ☐_C, die nächste Krümmung ☐_N und die Entfernung zu der nächsten Krümmung r_NC bereitstellt. Die Variablen der gegenwärtigen Krümmung ☐_C und der nächsten Krümmung ☐_N werden durch Nachschlagetabellen 102 in Kurvengeschwindigkeiten v_CCS(☐_C) bzw. v_NCS(☐_N) umgesetzt. Der CSC-Befehlserzeugungsblock 106 gibt die Fahrzeuggeschwindigkeit v, die Entfernung zur nächsten Krümmungsänderung r_NC, die Geschwindigkeit v_NCS (☐_N) der nächsten Kurve und die Geschwindigkeit V_CCS (☐_C) der gegenwärtige Kurven ein und gibt die gewünschte Geschwindigkeit v_CSC und die gewünschte Beschleunigung a_CSC an den Geschwindigkeitscontroller 42 aus. Der Geschwindigkeitscontroller 42 gibt außerdem die Fahrzeuggeschwindigkeit v ein, um den notwendigen Beschleunigungsbefehl a_cmd zu berechnen und an das Fahrzeug-Geschwindigkeitsregelungssystem 44 auszugeben. In einer beispielhaften Ausführungsform wird die Drosselvorrichtung 20 angewendet, falls der Beschleunigungsbefehl a_cmd positiv ist, und wird das Bremssystem 22 angewendet, falls der Beschleunigungsbefehl negativ ist.
Falls das Fahrzeug 10 in einem beispielhaften Betrieb auf einer Straße ohne Krümmung fährt und sich einer Straßenkrümmung annähert, werden von dem GPS 18 die nächste Krümmung ☐_N und die Entfernung zu der nächsten Krümmung r_NC bestimmt und relativ zu der Kartendatenbank 86 ausgegeben, wobei die Nachschlagetabelle 102 die Geschwindigkeit v_NCS (☐_N) der nächsten Kurve bereitstellt. Bevor sich die Straße zu krümmen beginnt, wird die Entfernung zu der nächsten Kurve r_NC verringert, wobei der CSC-Befehlsblock 106 die Fahrzeuggeschwindigkeit v mit der Geschwindigkeit v_NCS (☐_N) der nächsten Kurve vergleicht und bei Bedarf an den Geschwindigkeitscontroller 42 Befehle für eine verringerte gewünschte Beschleunigung a_CSC und Geschwindigkeit v_CSC ausgibt. Der Geschwindigkeitscontroller 42 vergleicht die gewünschte Geschwindigkeit v_CSC mit der Fahrzeuggeschwindigkeit v und erzeugt einen geeigneten negativen Beschleunigungsbefehl a_cmd und wendet dadurch das Bremssystem 22 an, bis die Fahrzeuggeschwindigkeit v_NCS (☐_N) für die nächste Kurve r_NC erreicht ist. Während sich die Straße zu krümmen beginnt, wird die nächste Krümmung ☐_N zur gegenwärtigen Krümmung ☐_C, wobei sich der Prozess iterativ fortsetzt. Während die Straßenkrümmung gerade wird, hat die nächste Kurve, die ein höheres ☐_N enthält, eine niedrigere Geschwindigkeitsbeschränkung, wobei der Beschleunigungsbefehl a_cmd positiv werden kann, wodurch auf das Fahrzeug 10 eine Drosselvorrichtung 20 angewendet wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit 10 vor Eintritt in die Kurve fortgesetzt wird, falls zuvor eine Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit 10 erforderlich war.
Die obigen Verfahren beschreiben eine Anzahl von Geschwindigkeitsregelungsverfahren oder -funktionen, die jeweils für jede Funktion eine gewünschte oder maximal tolerierbare Geschwindigkeit auswählen. Es wird gewürdigt werden, dass die verschiedenen Funktionen verschiedene gewünschte Geschwindigkeiten beschreiben können. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug, das eine enge Kurve auf ein gerades Straßensegment verlässt, in Erwartung der Fahrt auf der geraden Straße einen verhältnismäßig hohen v_NCS-Wert enthalten; dagegen kann die bevorstehende Anwesenheit einer Schulgeschwindigkeitszone mit einer niedrigeren Höchstgeschwindigkeit, wie sie in einem niedrigen v_SLF-Wert bestimmt wird, mit dem höheren v_NCS-Wert im Widerspruch stehen. Jedes Verfahren kann eine andere gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeitsanforderung v_xxx und eine andere gegenwärtige gewünschte Beschleunigungsanforderung a_xxx zurückgeben. Aus jeder dieser gewünschten oder maximal tolerierbaren Geschwindigkeiten v_xxx und gewünschten oder maximal tolerierbaren Beschleunigungen am kann eine zukünftige gewünschte oder maximal tolerierbare Geschwindigkeit v_future/xxx vorhergesagt werden. Es wird ein Verfahren offenbart, um eine Mehrzahl zukünftiger gewünschter Geschwindigkeiten v_future/xxx von jeder Geschwindigkeitsregelungsfunktion einer Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsfunktionen zu überwachen und auf der Grundlage eines Minimums der zukünftigen gewünschten Geschwindigkeiten v_future/xxx eine gewünschte Geschwindigkeit v_des und eine gewünschte Beschleunigung a_des auszuwählen.
6 veranschaulicht schematisch ein allgemein bei 120 gezeigtes beispielhaftes Regelungssystem, das eine Befehlsentscheidungsfunktion 122 zum Überwachen verschiedener Beschleunigungs- und Geschwindigkeitseingaben a_xxx und v_xxx, die allgemein die verschiedenen Beschleunigungs- bzw. Geschwindigkeitseingaben der verschiedenen Geschwindigkeitsregelungsfunktionen bedeuten, und zum Erzeugen von Ausgaben, die eine gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeit v_des und eine gegenwärtige gewünschte Beschleunigung a_des zur Verwendung durch einen einzelnen Fahrzeuggeschwindigkeitscontroller 42 enthalten, enthält. Es werden eine Anzahl beispielhafter Eingabequellen überwacht, die den Betrieb des Fahrzeugs und die Bedingungen der Straße in der Nähe des Fahrzeugs beschreiben und die in Übereinstimmung mit den oben beschriebenen beispielhaften Verfahren verarbeitet werden können, um für jede Funktion a_xxx und v_xxx zu beschreiben. Die gezeigten beispielhaften Eingabequellen enthalten die Fahrereingabevorrichtung 14, das GPS-System 18 in Verbindung mit der Kartendatenbank 86, das Radarsystem 62 in Verbindung mit dem Zielobjektauswahlmodul 63 und die Fahrzeugdynamiksensoren 15, die den gegenwärtigen Betrieb des Fahrzeugs beschreiben. Die verschiedenen Merkmale einer Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelung 12 einschließlich Modulen, die durch einen CCC-Befehlserzeugungsblock 48, einen ACC-Befehlserzeugungsblock 64, einen SLF-Befehlserzeugungsblock 84 und einen CSC-Befehlserzeugungsblock 106 beschrieben werden, überwachen die verschiedenen Eingaben und Ausgaben a_xxx und v_xxx für jede Funktion. Diese Ausgaben a_xxx und v_xxx werden unter Nutzung der Befehlsentscheidungsfunktion 122 geregelt, um die Terme der gewünschten Geschwindigkeit v_des und der gewünschten Beschleunigung a_des zum Regeln des Fahrzeugs 10 auszuwählen, was in dieser beispielhaften Ausführungsform das Bereitstellen von Befehlen für die Drosselvorrichtung 20 und für das Bremssystem 22 einschließt. Auf diese Weise können Einga ben, die den Betrieb des Fahrzeugs beschreiben, durch eine Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen genutzt werden, um den Betrieb eines Fahrzeugs zu regeln.
Jedes der Merkmale arbeitet wie oben beschrieben, wobei die Ausgaben von diesen Merkmalen in dem Befehlsentscheidungsblock 122 überwacht und priorisiert werden. Verschiedene Merkmale können verschiedene Geschwindigkeiten und verschiedene Beschleunigungen zum Ziel haben, wobei aber die Grenzwerte jedes Merkmals beachtet werden müssen. Zum Beispiel kann das ACC-Merkmal 60 eine Beschleunigung wegen eines zunehmenden Abstands r zu dem Zielfahrzeug vor dem Trägerfahrzeug 10 anfordern, während das SLF-80-Merkmal diese Beschleunigung beschränken kann, da sich die Fahrzeuggeschwindigkeit v der Höchstgeschwindigkeit annähert. Selbst dort, wo kein gegenwärtiger Grenzwert die Erfüllung einer Beschleunigungs- oder Geschwindigkeitsanforderung a_xxx, v_xxx von einem der Merkmale verbietet, kann eine bevorstehende Änderung der Bedingungen veranlassen, dass sich bevorstehende Anforderungen nachteilig auf die Aufrechterhaltung der Fahreigenschaften auswirken. Ein Verfahren zum Erzielen der Befehlsentscheidung zwischen verschiedenen Ausgaben des Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystems 12 kann das Vorhersagen zukünftiger gewünschter Geschwindigkeiten für jedes Merkmal (v_future/xxx), begrenzt durch eine durch das Merkmal vorhergesagte maximal tolerierbare Geschwindigkeit, zu einer zukünftigen Zeit, z. B. bei einem Zeithorizont T, und das Vergleichen dieser vorhergesagten Geschwindigkeiten enthalten. Der Vergleich ermöglicht, dass das Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystem 12 aus den gewünschten Geschwindigkeiten v_xxx eine minimal gewünschte Geschwindigkeit der Geschwindigkeitsregelungsfunktionen als die gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeit v_des auswählt. Das Auswählen des Minimums der v_xxx-Werte stellt sicher, dass v_des keine der Geschwindigkeitsregelungsmerkmal-Maximalgeschwindigkeiten übersteigt. Außerdem ermöglicht der Vergleich, dass das Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystem 12 auf der Grundlage zukünftiger gewünschter Geschwindigkeiten v_future/xxx der verschiedene Geschwindigkeitsregelungsmerkmale zu dem Zeithorizont T und der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit v_des eine gegenwärtige gewünschte Beschleunigung a_des auswählt. Durch Nutzung der zukünftigen gewünschten Geschwindigkeiten v_future/xxx der verschiedenen Geschwindigkeitsregelungsmerkmale bei dem Zeithorizont T kann das Verfahren prädiktiv die Beschleunigung des Fahrzeugs so regeln, dass eine Verletzung der zukünftigen gewünschten Geschwindigkeiten v_future/xxx vermieden wird. Durch Überwachen der gegenwärtigen Anforderungen der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen und Vorhersagen zukünftiger Anforderungen der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen können eine gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeit und eine gegenwärtige gewünschte Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs bestimmt und genutzt werden.
7 veranschaulicht einen beispielhaften Datenfluss, der von den verschiedenen Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen geforderte zukünftige Geschwindigkeiten v_future/xxx vorhersagt und eine Befehlsentscheidungs-122-Funktion zum Auswählen einer Beschleunigung a_des und einer Geschwindigkeit v_des nutzt. Es sind das CCC-Regelungsmerkmal 40, das ACC-Regelungsmerkmal 60, das SLF-Regelungsmerkmal 80 und das CSC-Regelungsmerkmal 100 einschließlich für jedes der Ausgaben der gewünschten Geschwindigkeit und Beschleunigung v_xxx und a_xxx, die eine gegenwärtige Maximal- oder Grenzgeschwindigkeit und -beschleunigung ausdrücken, die jedes Merkmal tolerieren kann, gezeigt. Jede Merkmals ausgabe wird in einen jeweiligen Block 130a, 130b, 130c und 130d zur Berechnung der zukünftigen Geschwindigkeit eingegeben, um z. B. auf der Grundlage des Zeithorizonts T, wie auch im Folgenden ausführlicher diskutiert wird, eine zukünftige Geschwindigkeit v_future/xxx zu einer zukünftigen Zeit vorherzusagen. Die gegenwärtigen Geschwindigkeiten v_xxx können wie oben beschrieben verwendet werden, um v_des zu bestimmen. Die zukünftigen Geschwindigkeiten v_future/xxx werden in einem Block 132 für die minimale zukünftige Geschwindigkeit verglichen, um die minimale zukünftige Geschwindigkeit v_future/min für den gegebenen Satz von Merkmalen zu bestimmen. Die minimale zukünftige Geschwindigkeit v_future/min und die gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeit v_des werden dazu verwendet, die gegenwärtige gewünschte Beschleunigung a_des zu berechnen, wobei jede an den Geschwindigkeitscontroller 42 ausgegeben wird, um das Fahrzeug 10 zu regeln. Die obige Berechnung von a_des nimmt den Betrieb des Fahrzeugs mit v_des an. Es wird gewürdigt werden, dass der Datenfluss nach Bedarf in Übereinstimmung mit im Gebiet bekannten Verfahren korrigiert werden kann, um die gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs v zu enthalten.
8 veranschaulicht graphisch die Regelung eines beispielhaften Fahrzeugs 10, wobei sie Reaktionszeiten auf Änderungen gewünschter Geschwindigkeiten verschiedener Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungsmerkmale einschließlich einer beispielhaften resultierenden Geschwindigkeit v zeigt. Es sind ein v_{future/feature1} und ein v_{future/feature2} gezeigt, die gewünschte zukünftige Geschwindigkeiten v_future/xxx für ein erstes und für ein zweites Geschwindigkeitsregelungsmerkmal beschreiben. Außerdem ist die resultierende Geschwindigkeit v in zwei beispielhaften Regelschemata gezeigt. Die Kurve A beschreibt die resultierende Geschwindigkeit v für ein Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystem, in dem keine Befehlsentscheidung oder -vorhersage gewünschter zukünftiger Geschwindigkeiten für die verschiedenen Merkmale, wie sie durch die vorliegenden beispielhaften Verfahren beschrieben ist, ausgeführt wird. Es wird gewürdigt werden, dass in Abwesenheit einer Befehlsentscheidung v_{future/feature1} und ein v_{future/feature2} zusätzlich Geschwindigkeitsbefehle beschreiben, die über die gezeigte Zeitdauer v_feature1 bzw.
v_feature2 tatsächlich erzeugt werden. Das Regelungssystem regelt die Fahrzeuggeschwindigkeit v in Übereinstimmung mit dem niedrigeren Geschwindigkeitsbefehl, der Merkmal-1-Geschwindigkeitsanforderung v_feature1, bis eine Geschwindigkeitsanforderung vom Merkmal 2, v_feature2 kleiner als die Geschwindigkeitsanforderung des Merkmals 1, v_feature1, wird. Das Regelungssystem erfährt dann eine Reaktionszeitverzögerung hinsichtlich der Sensorreaktionszeit, einer Berechnungsreaktionszeit und Antriebsstrang- und Bremsreaktionszeiten auf die sich ändernde Eingabe. Die Fahrzeuggeschwindigkeit v wird dann geändert, um schnell, allerdings erst, nachdem eine Merkmalsgeschwindigkeitsverletzung aufgetreten ist, an den durch das Merkmal 2 erteilten neuen Geschwindigkeitsgrenzwert v_feature2 anzupassen. Wie der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet würdigen wird, umfasst eine Reaktionszeit in einem Fahrzeug 10 auf eine plötzliche Änderung der Eingaben notwendig einen wahrnehmbaren Übergang.
Alternativ und entsprechend der vorliegenden Erfindung beschreibt die Kurve B die resultierende Geschwindigkeit v für ein Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystem 12, in dem die beispielhafte Befehlsentscheidung 122 der verschiedenen Merkmale ausgeführt wird. Die Vorhersage zukünftiger Geschwindigkeiten für jedes Merkmal v_{future/feature1}, v_{future/feature2} wird in einem jeweiligen Block 130 zur Berechnung der zu künftigen Geschwindigkeit für einen Zeithorizont T wie in 7 beschrieben bestimmt. Die zukünftigen Geschwindigkeiten v_{future/feature1}, v_{future/feature2} werden an einen Block 132 für die minimale zukünftige Geschwindigkeit ausgegeben, um zu bestimmen, welches Merkmal die minimale gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeit v_xxx aufweist, und diese als die gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeit v_des zur Ausgabe an den Geschwindigkeitscontroller 42 auszugeben. Ähnlich wird wie oben beschrieben in Übereinstimmung mit Eingaben und resultierenden Vorhersagen über den Zeithorizont T durch die verschiedenen Geschwindigkeitsregelungsfunktionen, wie sie z. B. oben in 6 und 7 beschrieben sind, die gegenwärtige gewünschte Beschleunigung a_des bestimmt. Da v_des und a_des Ausgaben der verschiedenen Geschwindigkeitsregelungsfunktionen nachführen und eine Vorhersage der niedrigsten zukünftigen gewünschten Geschwindigkeiten v_future/xxx über T enthalten, kann die resultierende Geschwindigkeit v wie durch die Kurve B gezeigt geregelt werden, um eine Verletzung des Minimums der zukünftigen gewünschten Geschwindigkeiten v_future/xxx zu vermeiden. Auf diese Weise können die offenbarten Verfahren das Fahrzeug so regeln, dass eine gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einem Minimum der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale und eine zukünftige Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einem Minimum der vorhergesagten zukünftigen Geschwindigkeitsanforderungen der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale aufrechterhalten wird.
Die Befehlsentscheidung 122 kann durch Überprüfen der zugeordneten Gleichungen weiter erläutert werden. Die gegenwärtige gewünschte oder maximal tolerierbare Beschleunigung und Geschwindigkeit von den verschiedenen Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen a_xxx bzw. v_xxx werden zum Berechnen der zukünftigen gewünschten Geschwindigkeiten v_future/xxx für jedes Merkmal genutzt. Zum Beispiel erzeugt ein Merkmal wie oben beschrieben zwei Befehle a_xxx und v_xxx. Eine zukünftige gewünschte Geschwindigkeit v_future/xxx kann aus a_xxx und v_xxx zu einer zukünftigen Zeit, z. B. über einen beispielhaften Zeithorizont T, bestimmt werden. Eine beispielhafte zukünftige gewünschte Geschwindigkeit v_future/xxx, die ein lineares Verhalten über T annimmt, wird wie folgt berechnet: vfuture/xxx = vxxx + axxx·T (1)
Es wird gewürdigt werden, dass ähnliche Gleichungen für die zukünftige gewünschte Geschwindigkeit v_future/xxx, die auf einem nichtlinearen Verhalten über T beruhen, in Übereinstimmung mit im Gebiet bekannten Verfahren ähnlich bestimmt werden können. Da die zukünftige gewünschte Geschwindigkeit v_future/xxx jedem der Merkmale in einem Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystem 12 entnommen wird, kann die Befehlsentscheidung 122 dadurch erzielt werden, dass v über den Zeithorizont T bei oder unter dem Minimum v_xxx und v_future/xxx aufrechterhalten wird.
Ein beispielhafter Befehlsentscheidungsprozess unter Nutzung des Zeithorizontparameters T und der Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der oben definierten beispielhaften Funktionen als Eingaben von v_CCC, v_SLF, v_CSC, v_ACC, a_CCC, a_SLF, a_CSC, a_ACC kann wie folgt veranschaulicht werden.
Es ist die zukünftige gewünschte Geschwindigkeit für jedes Merkmal zu berechnen: vfuture/CCC = vCCC + aCCC·T (2) vfuture/SLF = vSLF + aSLF·T (3) vfuture/CSC = vCSC + aCSC·T (4) vfuture/ACC = vACC + aACC·T (5)
Es ist die minimale zukünftige Geschwindigkeit vfuture/min zu ermitteln: vfuture/min = min(vfuture/CCC, vfuture/SLF, vfuture/CSC, vfuture/ACC) (6)
Es ist eine minimale gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeit zu ermitteln: vcurrent/min = min(vCCC, vSLF, vCSC, vACC) (7)
Es sind die Referenzgeschwindigkeit und die Referenzbeschleunigung zu berechnen, um die Ausgaben vdes bzw. ades zu bestimmen:
Das beispielhafte ACC-System ist oben mit einem herkömmlichen Geschwindigkeitsregelungsmerkmal (CCC-Merkmal), mit einem adaptiven Geschwindigkeitsregelungsmerkmal (ACC-Merkmal), mit einem Höchstgeschwindigkeitsbefolgungsmerkmal (SLF-Merkmal) und mit einem Kurvengeschwindigkeitsregelungsmerkmal (CSC-Merkmal) gezeigt. Allerdings wird vom Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet gewürdigt werden, dass die hier beschriebenen Verfahren mit irgendeiner Teilkombination dieser Merkmale, z. B. mit einem System nur mit dem CCC- und dem CSC-Merkmal, genutzt werden können. Wie außerdem gewürdigt werden wird, können in Übereinstimmung mit der obigen Methodik andere Merkmale, die die Geschwindigkeit gegenüber anderen Faktoren regeln, einschließlich Wetter, Fußgänger- oder Objektaufprallmilderung, Verkehr, identifi zierten Straßengefahren, Emissionssteuerung in identifizierten Umweltschutzzonen, Regelungsverfahren, die die schnellstmögliche Fahrzeit auswählen, Hybridantriebs-Regelungsstrategien, z. B. Optimierung der Energierückgewinnung durch Geschwindigkeitsmodulation, oder irgendwelche anderen solchen Merkmale genutzt werden und soll die Offenbarung darauf nicht beschränkt sein.
Ferner sollte vom Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet gewürdigt werden, dass das Vorhersageintervall oder der Zeithorizont T so gewählt werden kann, dass es/er irgendeine Zeitdauer ist, die ausreicht, Fahrzeugbetriebsbedingungen zu betrachten, die die Regelung des Fahrzeugs beeinflussen, die z. B. Fahrzeugdynamik- und Fahrzeugregelungsverhalten einschließlich Brems- und Antriebsstrangreaktionszeiten enthalten. Ähnlich kann der Zeithorizont T auf der Grundlage von Faktoren moduliert werden, die das Fahrzeugverhalten beeinflussen, die z. B. Umgebungsfaktoren enthalten, die den Betrieb des Fahrzeugs beeinflussen. In Übereinstimmung mit dem Obigen sollte der Zeithorizont T lang genug sein, um zu ermöglichen, dass sich die gegenwärtige Fahrzeuggeschwindigkeit v stetig auf die zukünftige Geschwindigkeit v_future ändert. Ferner wird gewürdigt werden, dass ein längerer Zeithorizont bei gegebener gewünschter Geschwindigkeit zahlreiche iterative Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit v für eine Glättung zwischen zahlreichen Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit v durch Vorhersage der Fahrzeugantwort weiter in die Zukunft verhindern kann. Allerdings sollte ebenfalls gewürdigt werden, dass der Zeithorizont T kurz genug sein sollte, um unnötige Beschränkungen der Fahrzeuggeschwindigkeit zu vermeiden. Zum Beispiel sollte eine Fahrzeuggeschwindigkeit nicht auf der Grundlage der Annäherung an eine niedrigere Höchstgeschwindigkeit auf der gegenwärtigen Straße beschränkt werden, wenn der neue Grenzwert noch mehrere Meilen entfernt ist. Alternativ kann der Zeithorizont T ein verhältnismäßig kurzer Wert sein, der hauptsächlich auf Fahrzeugreaktionszeiten beruht, und kann eine zweite Operation in Übereinstimmung mit im Gebiet bekannten Verfahren ausgeführt werden, um durch Glätten zwischen iterativen vorhersehbaren Änderungen wie oben beschrieben die Fahreigenschaften zwischen nachfolgende Fahrzeuggeschwindigkeitsänderungen zu erhalten. Die Auswahl zwischen einem längeren und einem kürzeren Zeithorizont T kann auf der Grundlage eines Ausgleichs zwischen einem Wunsch nach weniger Änderungen der gewählten Geschwindigkeit des Fahrzeugs und einer Toleranz einer kleineren als der notwendig gewählten Geschwindigkeit kalibriert werden. Außerdem kann der Zeithorizont T merkmalsgestützt sein, sodass sich der Zeithorizont auf der Grundlage von Merkmalsinformationen, z. B. GPS-Daten, die Straßenbedingungen und Geometrie beschreiben, der Überwachung von Bedingungen wie etwa Verkehrstauung und einem vom Fahrer wählbaren Folgeabstand, ändert.
Die obigen Verfahren beschreiben Geschwindigkeitsregelungsmerkmale, die die beiden Terme v_xxx und a_xxx ausgeben. Allerdings wird gewürdigt werden, dass Systeme oder Merkmale, die nur den einen oder den anderen Term (v_xxx oder a_xxx) enthalten, z. B. mit dem Verfahren, das voreingestellte oder bestimmbare Grenzwerte für den fehlenden Term auf der Grundlage des bekannten Terms, anderer bekannter Variablen oder Kalibrierung (z. B. einschließlich eines voreingestellten vernünftigen Beschleunigungsgrenzwerts oder einer Geschwindigkeit, die in Übereinstimmung mit nachgeführten Fahrzeugen in der Nähe des Trägerfahrzeugs gewählt wird) einbezieht, die obigen Verfahren nutzen oder in sie integriert sein können. Diese Terme, die den fehlenden Term ausfüllen, würden daraufhin genutzt und mit den Anforderungen der anderen Geschwindigkeitsregelungsmerkmale wie oben beschrieben verglichen und würden nur re geln, falls die Ausfüllterme das Minimum der verschiedenen Merkmale wären.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Änderungen davon beschrieben. Weitere Änderungen und Abwandlungen können Anderen beim Lesen und Verstehen der Beschreibung einfallen. Somit soll die Offenbarung nicht auf die besondere(n) Ausführungsform(en), die als die für die Ausführung dieser Offenbarung am besten betrachtete Art offenbart worden ist, beschränkt sein, sondern soll die Offenbarung alle Ausführungsformen, die im Umfang der beigefügten Ansprüche liegen, enthalten.

6

48: Herkömmliche Geschwindigkeitsregelungs-Befehlserzeugung
84: Höchstgeschwindigkeitsbefolgungs-Befehlserzeugung
106: Kurvengeschwindigkeitsregelungs-Befehlserzeugung
42: Geschwindigkeitscontroller

Claims

Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit Anforderungen eines Geschwindigkeitsregelungssystems, das eine Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen enthält, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen einer gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderung jedes der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen; Bestimmen einer gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln des Fahrzeugs auf der Grundlage der überwachten gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen; Vorhersagen einer zukünftigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderung jedes der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen; Bestimmen einer gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs auf der Grundlage der vorhergesagten zukünftigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen; und Regeln des Fahrzeugs auf der Grundlage der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln des Fahrzeugs und der gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs, wobei das Bestimmen der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln des Fahrzeugs insbesondere das Auswählen eines Minimums der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vorhersagen zukünftiger gewünschter Geschwindigkeitsanforderungen jedes der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen auf einem Zeithorizont beruht.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Zeithorizont auf der Grundlage von Fahrzeugbetriebsbedingungen bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Zeithorizont auf der Grundlage von Umgebungsfaktoren bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Bestimmen der gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs auf einer Differenz zwischen einem Minimum der vorhergesagten zukünftigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen der Mehrzahl der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale und der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln des Fahrzeugs beruht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeit zum Regeln des Fahrzeugs und die gegenwärtige gewünschte Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs eine gegenwärtige Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einem Minimum der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale und eine zukünftige Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einem Minimum der vorhergesagten zukünftigen Geschwindigkeitsanforderungen der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale aufrechterhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Überwachen einer gegenwärtigen gewünschten Beschleunigungsanforderung jedes der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen; und wobei die gegenwärtige gewünschte Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs ein Minimum der gegenwärtigen gewünschten Beschleunigungsanforderungen der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen nicht übersteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale ein herkömmliches Geschwindigkeitsregelungssystem, ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem, ein Höchstgeschwindigkeitsbefolgungs-Regelungssystem und ein Kurvengeschwindigkeits-Regelungssystem umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Mehrzahl der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale ein herkömmliches Geschwindigkeitsregelungssystem und ein anderes Geschwindigkeitsregelungsmerkmal, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus einem adaptiven Geschwindigkeitsregelungssystem, aus einem Höchstgeschwindigkeitsbefolgungs-Regelungssystem und aus einem Kurvengeschwindigkeits-Regelungssystem besteht, umfasst.
Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit Ausgaben eines Mehrmerkmals-Geschwindigkeitsregelungssystems, das die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über einen Zeithorizont unter einer zukünftigen gewünschten Geschwindigkeit jedes der mehreren Merkmale aufrechterhält, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen einer gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit jedes der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale; Überwachen einer gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung jedes der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale; Bestimmen einer gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln der Geschwindigkeit auf der Grundlage eines Minimums der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeiten der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale; Vorhersagen einer zukünftig gewünschten Geschwindigkeit jedes der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale am Ende des Zeithorizonts auf der Grundlage der überwachten gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit und gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung jedes der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale; Bestimmen einer gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs auf der Grundlage eines Minimums der vorhergesagten zukünftigen gewünschten Geschwindigkeiten jedes der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale und auf der Grundlage der gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung jedes der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale; und Regeln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs auf der Grundlage der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln der Geschwindigkeit und der gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs. wobei insbesondere das Regeln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen Fahrzeugbeschleunigungsbefehl für eine Antriebsstrangregelungsvorrichtung umfasst, und/oder wobei das Regeln der Geschwindigkeit des Fahrzeugs ferner einen Fahrzeugverzögerungsbefehl zu einem Bremssystem umfasst.
Vorrichtung zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs in Übereinstimmung mit Anforderungen eines Geschwindigkeitsregelungssystems, das eine Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen enthält, wobei die Vorrichtung umfasst: eine Antriebsstrangregelungsvorrichtung, die eine Ausgabe eines Antriebsstrangs des Fahrzeugs regelt; ein Regelungsmodul: das eine gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeitsanforderung jedes der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen überwacht; das eine gegenwärtige gewünschte Geschwindigkeit bestimmt, um das Fahrzeug auf der Grundlage der überwachten gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen zu regeln; das eine zukünftige gewünschte Geschwindigkeitsanforderung jedes der Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen vorhersagt; das eine gegenwärtige gewünschte Beschleunigung bestimmt, um das Fahrzeug auf der Grundlage der vorhergesagten zukünftigen gewünschten Geschwindigkeitsanforderungen zu regeln; und das das Fahrzeug durch Erzeugen von Beschleunigungsbefehlen für die Antriebsstrangregelungsvorrichtung auf der Grundlage der gegenwärtigen gewünschten Geschwindigkeit zum Regeln des Fahrzeugs und der gegenwärtigen gewünschten Beschleunigung zum Regeln des Fahrzeugs regelt, wobei insbesondere die Mehrzahl der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale ein herkömmliches Geschwindigkeitsregelungssystem umfasst; und wobei die Vorrichtung ferner eine Mensch-Maschine-Schnittstellenvorrichtung umfasst, die eine vom Fahrer gewählte Referenzgeschwindigkeit überwacht, und/oder wobei die Mehrzahl der Geschwindigkeitsregelungsmerkmale ein adaptives Geschwindigkeitsregelungssystem umfasst; und wobei die Vorrichtung ferner einen vorwärts schauenden Sensor umfasst, der Informationen über ein Zielfahrzeug vor dem Fahrzeug erzeugt, und/oder wobei die Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen ein Höchstgeschwindigkeitsbefolgungs-Regelungssystem umfasst; und wobei die Vorrichtung ferner eine Vorrichtung umfasst, die Informationen über eine Höchstgeschwindigkeit einer gegenwärtigen Straße bereitstellt, und/oder wobei die Mehrzahl von Geschwindigkeitsregelungsmerkmalen ein Kurvengeschwindigkeits-Regelungssystem umfasst; und wobei die Vorrichtung ferner einen vorwärts schauenden Sensor umfasst, der Informationen über eine Krümmung und eine vorgeschlagene Geschwindigkeit einer gegenwärtigen Straße erzeugt.