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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bestimmen einer Querreglerparametrierung für die Querregelung eines Fahrzeugs, ein Verfahren zum Ermitteln einer Stellgröße zur Querregelung eines Fahrzeugs, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
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Spurhalteassistenten wie LDW (Lane Departure Warning) und LKS (Lane Keeping Support), die den Fahrer beim ungewollten Verlassen der Fahrspur warnen oder durch ein gerichtetes Führungsmoment am Lenkrad beim Halten seines Fahrzeugs in der Fahrspur unterstützen, sind mittlerweile in den europäischen Markt eingeführt.
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Die
DE 10 2008 023 972 A1 offenbart ein Verfahren zur Erkennung von verkehrsrelevanten Informationen in einem fahrenden Fahrzeug. Sensordaten und Kartendaten eines Navigationssystems werden nach enthaltenen verkehrsrelevanten Informationen durchsucht und auf relevante Sensordaten bzw. Kartendaten verdichtet, woraufhin ein korrespondierendes Ausgabesignal ausgegeben wird. Bei den verkehrsrelevanten Informationen kann es sich insbesondere um die Geschwindigkeit begrenzende Verkehrszeichen, Fahrbahnmarkierungen oder Hindernisse handeln.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen einer Querreglerparametrierung für eine Querregelung eines Fahrzeugs, ein Verfahren zum Ermitteln einer Stellgröße zur Querregelung eines Fahrzeugs, weiterhin eine Vorrichtung, die diese Verfahren verwendet sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
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Der erfindungsgemäße Ansatz kann vorteilhaft im Zusammenhang mit einem Spurhalteassistenten eingesetzt werden. Ein solches System verwendet meist ein videobasiertes Fahrspur-Erkennungssystem, mit dem der Fahrspurverlauf vor dem Fahrzeug, z. B. eine Krümmung bzw. eine Krümmungsänderung der Fahrspur, und die relative Position des Fahrzeuges in der Fahrspur, also z. B. ein Lateralabstand oder ein Differenzwinkel, bestimmt werden kann. Bei der Bestimmung von Fahrspurinformationen oder zu deren Aufbereitung können aber auch weitere Umfeldsensoren und Informationen aus einer digitalen Karte in Verbindung mit einer GPS-Ortung, ähnlich einem Navigationssystem, zur Stützung und Erweiterung der videobasierten Spurinformationen herangezogen werden. In der digitalen Karte sind beispielsweise Informationen über den Verlauf des befahrenen Streckenabschnitts, den Straßentyp, etc. verzeichnet. Diese Informationen können für den Fahrzeugstandort, der mittels eines GPS-Ortungsmoduls bestimmt wird, und den vorausliegenden Streckenabschnitt abgerufen werden.
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LKS-Systeme unterstützen den Fahrer bei der Spurführung seines Fahrzeugs. Hierbei werden die von den Umfeldsensoren erfassten Daten einem Querregler zugeführt, welcher dann das für das Spurhalten erforderliche Unterstützungslenkmoment bei der elektrischen Servolenkung anfordert. Da sich die Dynamik eines Fahrzeuges über den möglichen Geschwindigkeitsbereich, z. B. 0–200 km/h, ändert, ist es bei solchen Systemen erforderlich, die Reglerparametrierung des Querreglers durch Umschalten der Reglerparameter an die jeweils gefahrene Geschwindigkeit anzupassen. Diese systemzustandsabhängige Parametrierung des Querreglers wird in der Regelungstechnik als Gain-Scheduling bezeichnet. Wird diese Parameteradaption nicht durchgeführt, so kann dies in einer schlechten Systemperformance resultieren. Dies kann sich z. B. so äußern, dass das Fahrzeug in der Fahrspur pendelt oder sich sogar eine Systeminstabilität einstellt, bei der die Pendelbewegung aufklingt, bis das Fahrzeug die Fahrspur verlässt.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein optimales Querregler-Tuning mittels eines ausgewählten Parametersatzes für die Spurführung nicht nur von der Fahrzeuggeschwindigkeit, sondern auch von der baulichen Ausführung der befahrenen Straße, auf der sich das Fahrzeug bewegt, abhängt. Auf kurvigen Straßen, z. B. Landstraßen, benötigt man für die optimale Spurführung eine andere Reglerparametrierung als auf vorwiegend geraden Straßen, z. B. Autobahnen, auch wenn in beiden Fällen dieselbe Geschwindigkeit gefahren wird, z. B. 100 km/h. Ein Streckenabschnitt kann somit von gerade bis sehr kurvig, mit beliebig feiner Unterteilung, klassifiziert werden, was im Folgenden als Straßenklasse bezeichnet wird. Mit einer gemäß diesem Ansatz zur Verfügung gestellten straßenkrümmungsabhängigen bzw. straßenklassenabhängigen Parametrierung kann somit den unterschiedlichen Anforderungen einer pendelfreien Geradeausfahrt sowie einer guten Spurhaltung bei enger Kurvenfahrt in gleichem Maße Rechnung getragen werden.
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Der Kern des hier vorgestellten Ansatzes ist die Erweiterung des Geschwindigkeits-Gain-Scheduling auf unterschiedliche Straßenklassen oder unterschiedliche Krümmungszustände von Straßen, sozusagen ein Straßenklassen-Gain-Scheduling. Der Krümmungsverlauf der Straße ist als Attribut in digitalen Karten enthalten und steht somit zur Verfügung. Abhängig von der befahrenen Straßenklasse bzw. einer Klassifizierung der Straße, z. B. als kurvig oder gerade, findet dann eine Reglerparametrierung im Rahmen des Straßenklassen-Gain-Scheduling statt. Sollte der Fall auftreten, dass die digitale Karte nicht verfügbar ist, so kann beispielsweise immer noch basierend auf der bereits zurückgelegten Strecke eine Straßenklasse ausgewählt werden. Dabei würde auf die Vorausschau, die die digitale Karte ermöglicht, verzichtet und der Regler verzögert adaptiert werden.
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Vorteilhafterweise kann mit dem hier vorgestellten Ansatz eine situationsspezifischere Parametrierung des Querreglers erreicht werden, was im Gesamten zu einer besseren Systemperformance des Spurhaltesystems und damit zu einer höheren Nutzerakzeptanz führt.
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Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Bestimmen einer Querreglerparametrierung für eine Querregelung eines Fahrzeugs auf einem von dem Fahrzeug aktuell zu befahrenden Streckenabschnitt, wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
Bestimmen der Querreglerparametrierung basierend auf einer Information über einen Krümmungsverlauf des aktuell zu befahrenden Streckenabschnitts.
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Das Verfahren kann beispielsweise im Zusammenhang mit einem Spurhalteassistenzsystem des Fahrzeugs durchgeführt werden. Die Querregelung des Fahrzeugs kann z. B. eingesetzt werden, um ein pendelfreies Fahren des Fahrzeugs innerhalb vorgesehener Fahrspurbegrenzungen des zu befahrenden Streckenabschnitts zu gewährleisten. Mittels der Querregelung kann das Fahrzeug beispielsweise auf einer Fahrtrajektorie gehalten werden. Das heißt, es erfolgt ein Eingriff durch die Querreglung, wenn ein Abweichen des Fahrzeugs von der Fahrtrajektorie erkannt wird. Die Querreglerparametrierung kann einen oder eine Mehrzahl von Parametern umfassen. Mittels der Querreglerparametrierung kann ein Regelverhalten des Querreglers eingestellt werden. Erfindungsgemäß kann das Regelverhalten abhängig von dem Krümmungsverlauf eingestellt werden. Beispielsweise kann ein Parameter Dauer und Stärke eines Lenkeinschlags des Fahrzeugs bestimmen, der bei einem gegebenen Krümmungsverlauf des Streckenabschnitts für ein optimales Folgen der Fahrspur erforderlich sein kann. Der Parameter kann Teil eines Parametersatzes für eine Querregelung des Fahrzeugs sein. Bei dem zu befahrenden Streckenabschnitt kann es sich beispielsweise um eine vor dem Fahrzeug liegende vordefinierte Erstreckung, z. B. einen Kilometer, einer Autobahn, einer Landstraße oder einer Straße in einer Ortschaft handeln. Der Streckenabschnitt kann beispielsweise Teil einer von einem Navigationssystem des Fahrzeugs ermittelten Route zu einem Fahrziel sein. Die Information über den Krümmungsverlauf kann zum Beispiel eine Anzahl und Anordnung von Links- und/oder Rechtskurven bzw. -krümmungen innerhalb des zu befahrenden Streckenabschnitts umfassen. Darüber hinaus kann die Information über den Krümmungsverlauf Angaben über die Radien und/oder die Längen der in dem Streckenabschnitt enthaltenen Kurven oder Krümmungen enthalten Dabei ist die Krümmung aus dem Radius berechenbar und umgekehrt. Entsprechend kann die Information über den Krümmungsverlauf eine kurvenreiche Passstraße wie auch einen nahezu geraden Verlauf beispielsweise eines Autobahnabschnitts, dessen Krümmung mit bloßem Auge nicht oder kaum wahrnehmbar ist, beschreiben. Im Idealfall kann für jeden Ort eine Krümmungsangabe vorhanden sein. Gemäß einer Ausführungsform kann die Querreglerparametrierung basierend auf einem Straßentyp bestimmt werden, auf dem sich das Fahrzeug aktuell befindet. Generell können zur Bestimmung der Querreglerparametrierung alle Informationen genutzt werden, die von einer Karte oder einer entsprechenden Datensammlung bereitgestellt werden. So kann beispielsweise eine Information über eine Spurbreite genutzt werden, um die Querreglerparametrierung anzupassen. Im Vergleich zu einer breiteren Spur ist bei einer engeren Spur eine bessere Regelperformance erforderlich, d. h. dass Abweichungen von einer Solltrajektorie nicht zu groß sein dürfen.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren, bei dem zum Bestimmen der Querreglerparametrierung die folgenden Schritte ausgeführt werden:
Bereitstellen einer Mehrzahl von Kurvigkeitsklassen, die unterschiedliche Krümmungszustände eines möglichen Straßenverlaufs repräsentieren, wobei jede Kurvigkeitsklasse zumindest einen Parameter umfasst, der auf einen der Kurvigkeitsklasse entsprechenden Krümmungszustand bezogen ist;
Ermitteln eines Krümmungsverlaufs des aktuell zu befahrenden Streckenabschnitts;
Auswählen, basierend auf dem Krümmungsverlauf; einer aktuellen Kurvigkeitsklasse aus der Mehrzahl von Kurvigkeitsklassen; und
Bereitstellen des zumindest einen Parameters der aktuellen Kurvigkeitsklasse als die Querreglerparametrierung für die Querregelung des Fahrzeugs.
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Das Verfahren kann ebenfalls im Zusammenhang mit dem Spurhalteassistenzsystem des Fahrzeugs durchgeführt werden. Beispielsweise können die verschiedenen Kurvigkeitsklassen Krümmungszustände von „sehr kurvig” bis „nahezu gerade” beschreiben. Entsprechend können die einzelnen den verschiedenen Kurvigkeitsklassen zugeordneten Parameter z. B. Steuersignale für Lenkaktionen unterschiedlicher Dauer und Stärke definieren. Somit können die Parameter unterschiedliche Querreglerparametrierungen definieren, die optimal für den aktuellen Straßentyp sind. Der Krümmungsverlauf des aktuell zu befahrenden Streckenabschnitts kann beispielsweise durch Zugreifen auf eine digitale Karte ermittelt werden, in der der Krümmungszustand des Streckenabschnitts enthalten ist. Das Auswählen der aktuellen Kurvigkeitsklasse kann z. B. mittels eines geeigneten Algorithmus erfolgen, der durch einen Vergleich des Krümmungszustands des aktuellen Streckenabschnitts mit den verschiedenen Krümmungszuständen der Kurvigkeitsklassen die geeignete Kurvigkeitsklasse auswählt. Die von den Kurvigkeitsklassen umfassten Parameter können in einem Speicher hinterlegt sein. Somit kann ein Parameter einer Kurvigkeitsklasse, die dem aktuellen Streckenabschnitt zugeordnet ist, aus dem Speicher ausgelesen werden. Der Parameter kann beispielsweise an ein mit einem Navigationssystem des Fahrzeugs verbundenen Querregler oder an ein Steuergerät bereitgestellt werden, das ausgebildet ist, um ein Regelsignal zur Querregelung des Fahrzeugs auszugeben, z. B. an eine elektrische Servolenkung des Fahrzeugs.
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Gemäß einer Ausführungsform kann jede der Mehrzahl von Kurvigkeitsklassen eine Mehrzahl von auf unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs bezogene Parameter umfassen. Vorteilhafterweise kann so die auszuführende Lenkaktion zur Spurhaltung auf dem Streckenabschnitt auf eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs angepasst werden. Somit kann die Querregelung genau entsprechend den aktuell herrschenden Bedingungen erfolgen, da sowohl der genaue Verlauf einer Kurve bzw. Krümmung als auch die Geschwindigkeit, mit der die Kurve bzw. Krümmung durchfahren werden wird, dem Steuergerät zur Querregelung des Fahrzeugs als Informationen zur Verfügung stehen.
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Entsprechend kann das Verfahren ferner einen Schritt des Ermittelns einer aktuellen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs aufweisen. So kann in dem Schritt des Bestimmens des Parameters die Querreglerparametrierung ferner unter Berücksichtigung der aktuellen Fahrgeschwindigkeit bestimmt werden. Beispielsweise kann eine Kurvigkeitsklasse für die Geschwindigkeitsbereiche 0–50 km/h, 50–100 km/h, 100–150 km/h und 150–200 km/h jeweils einen anderen Parameter aufweisen. Die angegebenen Geschwindigkeitsbereiche sind dabei nur beispielhaft gewählt.
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Ferner kann in dem Schritt des Ermittelns der Krümmungsverlauf durch Zugreifen auf eine in dem Fahrzeug hinterlegte digitale Karte bestimmt werden. Dafür kann zuerst eine aktuelle Position des Fahrzeugs ermittelt und in der Karte markiert werden, um anschließend von diesem Punkt aus den Krümmungsverlauf eines vor dem Fahrzeugs liegenden vordefinierten Abschnitts einer von dem Navigationssystem des Fahrzeugs ermittelten Fahrtroute zu berechnen. Vorteilhafterweise handelt es sich dabei um Informationen, die bei einer Zielführung durch das Navigationssystem stets vorliegen. Neben einer Information über den Krümmungsverlauf können weitere Karteninformationen in die Bestimmung der Querreglerparametrierung einfließen.
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Alternativ kann in dem Schritt des Ermittelns der Krümmungsverlauf basierend auf einem mittels einer digitalen Karte des Fahrzeugs ermittelten aktuell befahrenen Straßentyp ermittelt werden. Ein Straßentyp kann beispielsweise eine Autobahn, eine Landstraße oder eine Ortsstraße kennzeichnen, für die jeweils ein typischer Krümmungsverlauf angenommen werden kann, der wiederum einer entsprechenden Kurvigkeitsklasse mit einem oder mehreren entsprechenden Parametern für die Querregelung zuordenbar ist. Diese Ausführungsform des Verfahrens bietet den Vorteil, dass das Verfahren wesentlich schneller und mit weniger Wiederholungen durchgeführt werden kann.
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Alternativ oder ergänzend kann in dem Schritt des Ermittelns der Krümmungsverlauf basierend auf einem Krümmungsverlauf eines zurückliegenden Streckenabschnitts ermittelt werden. Ist das Fahrzeug beispielsweise bis zu einem aktuellen Zeitpunkt oder einer aktuellen Position einer sehr kurvenreichen Straße gefolgt, kann davon ausgegangen werden, dass dieser Krümmungszustand zunächst im Wesentlichen fortbesteht, da der Krümmungsverlauf einer Straße meist topographisch bedingt ist und sich somit nicht abrupt ändert. Diese Ausführungsform bietet sich an, wenn beispielsweise aufgrund mangelnder Satellitenabdeckung eines Gebiets oder einer Störung des Satellitenempfangs eine Routenermittlung durch das Navigationssystem nicht möglich ist. So kann das hier vorgeschlagene Verfahren zumindest zeitweise auch unabhängig von dem Navigationssystem des Fahrzeugs durchgeführt werden.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Ermitteln einer Stellgröße zur Querregelung eines Fahrzeugs, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Bestimmen einer Querreglerparametrierung für die Querregelung des Fahrzeugs auf einem von dem Fahrzeug aktuell zu befahrenden Streckenabschnitt gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche;
Ermitteln einer Abweichung einer aktuellen Position des Fahrzeugs von einer Sollposition des Fahrzeugs auf einer von dem Fahrzeug befahrenen Fahrspur des Streckenabschnitts; und
Ermitteln einer Stellgröße zur Querregelung basierend auf der Abweichung und der Querreglerparametrierung.
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Das Verfahren kann in einem mit einem Navigationssystem des Fahrzeugs verbundenem oder in das Navigationssystem des Fahrzeugs integrierten Steuergerät durchgeführt werden. Die aktuelle Position des Fahrzeugs in der Spur kann vorteilhafterweise von einem Kamerasystem, beispielsweise einer Videosensorik mit einem nachgeschalteten Spurerkennungsalgorithmus, geliefert werden. Die Abweichung der aktuellen Position von der Sollposition des Fahrzeugs kann beispielsweise im Rahmen eines geeigneten Regelverfahrens durch einen Vergleich der aktuellen Position mit der Sollposition ermittelt werden. So kann die Abweichung festgestellt werden, wenn ein Schwellwert für eine Abweichung einer Istposition von einer Sollposition des Fahrzeugs überschritten wird. Bei einer spurmittigen Führung existiert kein solcher Schwellwert, bzw. der Schwellwert ist Null. Die Fahrspur kann beispielsweise auf einer Seite durch Straßenpfosten, eine Leitplanke oder einen Bordstein und auf der anderen Seite durch eine Fahrspurmarkierung des Streckenabschnitts begrenzt sein. Die Stellgröße zur Querregelung kann in dem Steuergerät unter Verwendung eines Wertes für die ermittelte Abweichung und des Parameters ermittelt und z. B. an einen mit einer Servolenkung verbunden Querregler des Fahrzeugs ausgegeben werden, um die Querregelung des Fahrzeugs durchzuführen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Sollposition auf einer Fahrtrajektorie für den aktuell zu befahrenden Streckenabschnitt liegen. Dabei kann die Fahrtrajektorie entlang einer Mitte der von dem Fahrzeug zu befahrenden Fahrspur des Streckenabschnitts verlaufen. Ist es sinnvoll, beispielsweise enge Kurven des Straßenverlaufs zu schneiden, kann die Fahrtrajektorie zumindest teilweise auch von der Fahrspurmitte abweichen. Eine Zugrundelegung der Fahrtrajektorie beim Durchführen des Verfahrens ist vorteilhaft, da so eine sehr flüssige und ruhige Fahrt des Fahrzeugs ermöglicht werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Sollposition auf einen Abstand zu einer Begrenzung der Fahrspur bezogen sein. Bei der Begrenzung kann es sich beispielsweise um einen Bordstein und/oder eine Fahrbahnmarkierung handeln. Mit dieser Ausführungsform des Verfahrens liegt der Schwerpunkt auf einer besonders sicheren Fahrt des Fahrzeugs. So ist diese Ausführungsform beispielsweise bei einem engen und unübersichtlichen Straßenverlauf innerhalb einer Ortschaft von Vorteil.
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Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte der erfindungsgemäßen Verfahren in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Die Vorrichtung kann als ein Steuergerät ausgeführt sein, das mit einem Navigationssystem des Fahrzeugs verbunden sein kann. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale oder Stellgrößen ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem, einem Computer entsprechenden Gerät ausgeführt wird.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1a ein Fahrzeug auf einem Streckenabschnitt mit einem ersten Krümmungsverlauf, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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1b ein Fahrzeug auf einem Streckenabschnitt mit einem zweiten Krümmungsverlauf, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Bestimmen eines Parameters für eine Querregelung eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Parameters für eine Querregelung eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1a zeigt ein Fahrzeug 100 auf einem Streckenabschnitt 110 mit einem ersten Krümmungsverlauf, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung in 1 kann so oder in ähnlicher Form beispielsweise auf einer Anzeigeeinrichtung eines Navigationsgeräts des Fahrzeugs 100 angezeigt sein. Bei dem Streckenabschnitt 110 kann es sich um einen Teil einer von dem Navigationssystem ermittelten Route zu einem Fahrziel handeln. Der erste Krümmungsverlauf des Streckenabschnitts 110 weist eine Rechtskurve auf, die in eine daran anschließende Linkskurve übergeht. Der Streckenabschnitt 110 kann z. B. einer Kurvigkeitsklasse „kurvig” zugeordnet sein. Das Fahrzeug 100 bewegt sich mit einer Geschwindigkeit v auf der rechten Fahrspur auf die Kurven zu, um diese zu durchfahren. Die Fahrspur ist rechts durch eine bauliche oder farbliche Begrenzung, z. B. eine Leitplanke oder eine Seitenmarkierung, und links durch eine Fahrspurmarkierung begrenzt. Eine angemessene Durchfahrt durch den Streckenabschnitt 110 hängt gleichermaßen von der aktuellen Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 100 sowie dem Krümmungszustand des Streckenabschnitts 110 ab. Gemäß dem hier vorgestellten Verfahren kann unter Verwendung eines dem ersten Krümmungsverlauf zugeordneten Parameters bzw. Parametersatzes und der Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs eine Querregelung des Fahrzeugs 100 erzielt werden, die eine sichere und flüssige Durchfahrt durch den Streckenabschnitt 110 auf der rechten Fahrspur ermöglicht. Die Querregelung kann erfolgen, indem eine geeignete Stellgröße an eine Lenkung des Fahrzeugs 100 ausgegeben wird oder ein geeigneter Eingriff in die Lenkung erfolgt. Ansprechend darauf führt die Lenkung dann Lenkaktionen in geeigneter Dauer und Stärke aus, so dass der Streckenabschnitt 110 ohne direktes Eingreifen des Fahrers in die Lenkung des Fahrzeugs 100 durchfahren wird. Alternativ kann ein kurzzeitiger korrigierender automatischer Lenkeinschlag erfolgen, z. B. wenn ein Abstand zu einer Fahrspurbegrenzung zu gering wird, oder es kann in einem solchen Fall ein Warnton ausgegeben werden, der den Fahrer darauf hinweist, seine Lenkung zu korrigieren.
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1b zeigt das Fahrzeug 100 in einer Zufahrt auf einen nahezu geraden Streckenabschnitt 120. Der Streckenabschnitt 120 kann z. B. einer Kurvigkeitsklasse „gerade” zugeordnet sein, da er lediglich eine geringe Rechtskrümmung aufweist. Entsprechend fließt im Gegensatz zur Darstellung in 1a ein anderer Parameter für die Querregelung in das Verfahren ein, so dass sich auch bei gleicher Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 100 wie in 1a eine zu 1a abweichende Querregelung zur Spurhaltung des Fahrzeugs 100 bei der Durchfahrt durch den Streckenabschnitt 120 ergibt.
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2 zeigt ein Fahrzeug 100 mit einer Vorrichtung 200 zum Bestimmen eines Parameters für eine Querregelung eines Fahrzeugeinen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der Querreglung kann es sich um einen auf einer digitalen Karte basierenden straßenklassenadaptiven Querregler handeln. Das Fahrzeug weist 100 weist ein Navigationsgerät 210 sowie einen Querregler 220 auf. Die Vorrichtung 200 umfasst eine Speichereinrichtung 230, in der eine Mehrzahl von Kurvigkeitsklassen 240 hinterlegt ist, und eine Einrichtung 250 zum Auswählen einer Kurvigkeitsklasse 240 aus der Mehrzahl von Kurvigkeitsklassen. Die Kurvigkeitsklassen 240 repräsentieren unterschiedliche Krümmungszustände eines möglichen Straßenverlaufs. Dabei umfasst jede Kurvigkeitsklasse 240 einen Parameter oder einen mehrere Parameter umfassenden Parametersatz, der auf einen der Kurvigkeitsklasse 240 entsprechenden Krümmungszustand bezogen ist. Das Navigationsgerät 210 des Fahrzeugs 100 ermittelt einen Krümmungsverlauf eines aktuell zu befahrenden Streckenabschnitts durch Zugriff auf eine in dem Fahrzeug 100 hinterlegte digitale Karte und übermittelt über eine geeignete Schnittstelle eine Information über den Krümmungsverlauf an die Vorrichtung 200. Über eine weitere geeignete Schnittstelle wird eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit v des Fahrzeugs 100 an Vorrichtung 200 übermittelt. Die Einrichtung 250 wählt basierend auf der Information über den dem Krümmungsverlauf eine aktuelle Kurvigkeitsklasse 240 aus der Mehrzahl von Kurvigkeitsklassen aus. Basierend auf der Information über die aktuelle Fahrgeschwindigkeit v wiederum wird ein Parameter der aktuellen Kurvigkeitsklasse 240 als der Parameter für die Querregelung des Fahrzeugs 100 bestimmt und über eine geeignete Schnittstelle an den Querregler 220 des Fahrzeugs 100 bereitgestellt. Wird in Bezug auf eine Querposition des Fahrzeugs innerhalb der Fahrspur eine Abweichung einer Istposition von einer Sollposition festgestellt, so kann der durch den aktuellen Parameter eingestellte Querregler 220 einen entsprechend geeigneten Lenkeingriff auslösen, um das Fahrzeug auf die Sollposition zu führen.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Parameters für eine Querregelung eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Blöcke 310a, 310b, 310c umfassen eine Mehrzahl von Kurvigkeitsklassen, die unterschiedliche Krümmungszustände eines möglichen Straßenverlaufs repräsentieren. Gemäß dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird in einem Block 310a eine Kurvigkeitsklasse mit einer Querreglerparametrierung bereitgestellt, die auf einen typischen Krümmungszustand einer Autobahn bezogen ist, in einem Block 310b wird eine Kurvigkeitsklasse mit einer Querreglerparametrierung bereitgestellt, die auf einen typischen Krümmungszustand einer Landstraße bezogen ist und in einem Block 310c wird eine Kurvigkeitsklasse mit einer Querreglerparametrierung bereitgestellt, die auf einen typischen Krümmungszustand einer Hauptstraße bezogen ist.
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Die jeweilige Querreglerparametrierung der genannten Kurvigkeitsklassen umfasst dabei eine Mehrzahl von auf unterschiedliche Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugs bezogenen Parametern. Die entsprechenden Parameter können in einem Speicher abgelegt sein, so dass es sich bei den Blöcken 310a, 310b, 310c um Speichereinrichtungen handeln kann. In einem Funktionsabschnitt 320 wird das sogenannte Straßenklassen-Gain-Scheduling durchgeführt. Dabei wird in einem Block 320a mittels GPS-Ortung und Zugriff auf eine digitale Karte ein Krümmungsverlauf eines aktuell zu befahrenden Streckenabschnitts ermittelt. Der Krümmungsverlauf wird eingesetzt, um den Streckenabschnitt zu klassifizieren, so dass dem Streckenabschnitt eine Straßenklasse zugeordnet werden kann. In einem Block 320b wird basierend auf der im Block 320a ermittelten Straßenklasse eine der ermittelten Straßenklasse entsprechende Kurvigkeitsklasse aus einer der in den Blöcke 310a, 310b, 310c bereitgestellten Mehrzahl von Kurvigkeitsklassen ausgewählt. Ansprechend darauf kann auf einen der Blöcke 310a, 310b, 310c zugegriffen und eine entsprechende Querreglerparametrierung ausgelesen werden. Somit kann durch den Funktionsabschnitt 320 eine straßenklassenabhängige Weitergabe der entsprechenden Querreglerparametrierungs-Tabelle durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann abhängig von der Straßenklasse ein geeigneter Parameter oder Parametersatz aus den Blöcken 310a, 310b, 310c bereitgestellt werden. In einem Funktionsabschnitt 330 erfolgt ein sogenanntes Velocity-Gain-Scheduling (Geschwindigkeits-Gain-Scheduling), bei dem in einem Block 330a eine aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit des Fahrzeugs ermittelt oder von einem Fahrzeug-CAN-Bus bereitgestellt wird. In einem Block 330b wird basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit eine geschwindigkeitsabhängige Querreglerparametrierung bestimmt, indem basierend auf der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit ein entsprechender geschwindigkeitsabhängiger Parameter aus der ausgewählten Kurvigkeitsklasse ausgewählt und als der Parameter für die Querregelung des Fahrzeugs bestimmt wird. Somit kann durch den Funktionsabschnitt 330 eine geschwindigkeitsabhängige Weitergabe der entsprechenden Querreglerparametrierung erfolgen. Mit anderen Worten kann abhängig von der Geschwindigkeit ein geeigneter Parameter oder Parametersatz aus den Blöcken 310a, 310b, 310c bereitgestellt werden. Somit kann durch die Funktionsabschnitte 320, 330 aus den Blöcken 310a, 310b, 310c ein aktueller Parameter oder Parametersatz ausgewählt werden, der der aktuellen Straßenklasse und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit zugeordnet ist. Der aktuelle Parameter oder Parametersatz wird an einen Querregler 340 weitergegeben. Der Querregler 340 ist ausgebildet, um ansprechend auf ein Eingangssignal, einen Querregelungsalgorithmus auszuführen und eine entsprechende Stellgröße zur Querregelung des Fahrzeugs auszugeben. Mittels des aktuellen Parameters oder Parametersatzes wird der Querregelungsalgorithmus auf die aktuelle Straßenklasse und aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt.
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In den Funktionsblöcken 320a, 320b, 330a, 330b können jeweils entsprechende Verfahrensschritte des Verfahrens zum Bestimmen eines Parameters für eine Querregelung eines Fahrzeugs umgesetzt werden. Dabei können die Funktionsabschnitte 320, 330 auch in umgekehrter Reihenfolge oder zusammen in einem gemeinsamen Funktionsabschnitt ausgeführt werden. Sofern die Querreglerparametrierungen in den Blöcken 310a, 310b, 310c nicht bereits geschwindigkeitsabhängige Parameter aufweisen, kann eine entsprechende Anpassung der Parameter, beispielsweise in dem Funktionsblock 330b durchgeführt werden.
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Zusammenfassend zeichnet sich ein gemäß dem hier vorgestellten Ansatz konzipierter Regler unter anderem dadurch aus, dass er im Gegensatz zur reinen geschwindigkeitsadaptiven Reglerparametrierung, also dem Geschwindigkeits-Gain-Scheduling, nicht nur eine Parametrierungstabelle mit den geschwindigkeitsabhängigen Parametern, sondern mehrere besitzen kann, wobei jede Tabelle z. B. einer bestimmten Straßenklasse zugeordnet ist. Abhängig von der zurückgegebenen Straßenklasse der digitalen Karte kann die entsprechende Tabelle ausgewählt und für die Parametrierung des Reglers verwendet werden.
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Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008023972 A1 [0003]
