DE102011009665A1

DE102011009665A1 - Stauauflösung

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Publication number: DE102011009665A1
Application number: DE102011009665A
Authority: DE
Inventors: Adam T. Timmons; Osman D. Altan
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2011-12-01
Also published as: US20110190972A1; CN102139696A

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs während einer Verkehrsstaubedingang umfasst, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht wird, ein Zielfahrzeug in der Nähe des Fahrzeugs verfolgt wird, was ein Überwachen einer Entfernung zu dem Zielfahrzeug umfasst, eine Aktivierung eines Staumodus überwacht wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als eine Schwellenwertstaugeschwindigkeit ist, ein Ort des Fahrzeugs auf der Grundlage von Daten von einer GPS-Einrichtung überwacht wird, eine Distanzhülle in Bezug auf das Fahrzeug überwacht wird und der Betrieb des Fahrzeugs auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Entfernung zu dem Zielfahrzeug, des Orts des Fahrzeugs und der Distanzhülle gesteuert wird, während die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die Schwellenwertstaugeschwindigkeit bleibt. Das Steuern des Betriebs des Fahrzeugs umfasst das Steuern der Beschleunigung des Fahrzeugs, das Steuern der Bremsung des Fahrzeugs und das Steuern der Lenkung des Fahrzeugs.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Systeme zum Detektieren des Vorhandenseins von stationären und nichtstationären Objekten in der Nähe eines fahrenden Fahrzeugs und zum Steuern von Fahrzeugbetriebsparametern in Ansprechen auf das Vorhandensein solcher Objekte.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich eine Hintergrundinformation bezüglich der vorliegenden Offenbarung bereit und müssen nicht unbedingt Stand der Technik darstellen.
Motorisierte Fahrzeuge, die Kraftfahrzeuge, Lastwagen und dergleichen umfassen, erfordern, dass ein Bediener deren Fahrtrichtung und Fahrtgeschwindigkeit steuert. Dies wird typischerweise durch ein Lenkrad, ein Bremspedal und ein Gaspedal erreicht. Ein Verkehrsstau tritt auf Schnellstrafen in städtischen Gebieten während Stoßzeiten, auch bekannt als Hauptverkehrszeiten, auf, während denen die Fahrzeugdichten auf den Fahrbahnen hoch und die Fahrtgeschwindigkeiten der Fahrzeuge gering sind. Bei einem Verkehrsstau muss der Fahrzeugbediener typischerweise in Ansprechen auf die Bewegungen der Fahrzeuge vor ihm wiederholt eine Bremsung und Beschleunigung anwenden, was eine konstante Aufmerksamkeit, erfordert, um Kollisionssituationen zu vermeiden.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs während einer Verkehrsstaubedingung umfasst, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht wird, ein Zielfahrzeug in der Nähe des Fahrzeugs verfolgt wird, was ein Überwachen einer Entfernung zu dem Zielfahrzeug umfasst, eine Aktivierung eines Staumodus überwacht wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als eine Schwellenwertstaugeschwindigkeit ist, ein Ort des Fahrzeugs auf der Grundlage von Daten von einer GPS-Einrichtung überwacht wird, eine Distanzhülle in Bezug auf das Fahrzeug überwacht wird und der Betrieb des Fahrzeugs auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Entfernung zu dem Zielfahrzeug, des Orts des Fahrzeugs und der Distanzhülle gesteuert wird, während die Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die Schwellenwertstaugeschwindigkeit bleibt. Das Steuern des Betriebs des Fahrzeugs umfasst das Steuern der Beschleunigung des Fahrzeugs, das Steuern der Bremsung des Fahrzeugs und das Steuern der Lenkung des Fahrzeugs.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nachstehend werden eine oder mehrere Ausführungsformen beispielhaft in Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 schematisch ein beispielhaftes Fahrzeug, das Sensoren verwendet, um eine vereinigte Verfolgung eines Objekts zu erzeugen, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 schematisch einen beispielhaften Prozess zum Überwachen von Sensoreingängen und Erzeugen einer Verfolgungsliste gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 schematisch ein beispielhaftes System, durch das Sensoreingänge zu Objektverfolgungen vereinigt werden, die in einem Kollisionsvorbereitungssystem nützlich sind, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4 schematisch ein beispielhaftes Vereinigungsmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5 schematisch eine beispielhafte Bank von Kalman-Filtern, die arbeiten, um die Position und Geschwindigkeit einer Gruppe von Objekten zu schätzen, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
6 beispielhafte einer entsprechenden Bildebene überlagerte Entfernungsdaten gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
7 und 8 schematische Darstellungen eines Fahrzeugsystems gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
9 und 10 schematische. Darstellungen des Betriebs eines beispielhaften Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
11, 12 und 13 algorithmische Flussdiagramme gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
14 und 15 schematische Diagramme gemäß der vorliegenden Offenbarung sind;
16 ein beispielhaftes Zielfahrzeugfolgeregelungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
17 graphisch ein beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
18 graphisch ein beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil und ein beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil eines sanften Betriebes gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
19 einen beispielhaften Prozess, durch den das Regelungsgebiet, in dem ein Fahrzeug betrieben wird, ermittelt werden kann, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
20 einen beispielhaften Informationsfluss, bei dem eine Referenzbeschleunigung und eine Referenzgeschwindigkeit ermittelt werden können, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
21 schematisch den Betrieb der obigen Verfahren kombiniert zu einer Konfiguration, die die verschiedenen Verfahren durchführt, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
22 graphisch eine Geschwindigkeit-Entfernung-Trajektorie eines Host-Fahrzeugs relativ zu der eines Zielfahrzeugs gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
23 graphisch eine Verfolgungsgeschwindigkeit eines Host-Fahrzeugs und eines Zielfahrzeugs als Funktion der Zeit hinsichtlich einer Referenz gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
24 graphisch eine Zielfahrzeugfolgeentfernung als Funktion der Zeit hinsichtlich einer Referenz gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
25 graphisch eine Zielobjektfolgebeschleunigung als Funktion der Zeit gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
26 eine Draufsicht einer Situation, in der ein Fahrzeug vor einem anderen einschert, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
27 graphisch die Geschwindigkeit über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
28 graphisch eine Entfernung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
29 graphisch eine Beschleunigung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
30 graphisch eine Host-Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Entfernung für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
31 graphisch eine Geschwindigkeit über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
32 graphisch eine Entfernung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
33 graphisch eine Beschleunigung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
34 graphisch eine Host-Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Entfernung für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
35 graphisch eine Entfernung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
36 graphisch eine Beschleunigung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
37 graphisch eine Host-Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Entfernung für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
38 graphisch eine Entfernung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
39 graphisch eine Entfernung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
40 graphisch eine Beschleunigung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
41 graphisch eine Host-Fahrzeuggeschwindigkeit über einer Entfernung für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
42 graphisch eine Entfernung über der Zeit für Ergebnisse einer durchgeführten Simulation gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
43 schematisch ein beispielhaftes Fahrzeug, das mit einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung mehrerer Merkmale ausgestattet ist, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
44 schematisch den Betrieb eines beispielhaften herkömmlichen Geschwindigkeitsregelungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
45 schematisch den Betrieb eines beispielhaften herkömmlichen Geschwindigkeitsregelungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
46 schematisch den Betrieb eines beispielhaften Geschwindigkeitsbegrenzungsfolgeregelungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
47 schematisch den Betrieb eines beispielhaften Geschwindigkeitsbegrenzungsfolgeregelungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
48 schematisch ein beispielhaftes Steuersystem, das eine Befehlsarbitrierungsfunktion umfasst, verschiedene Eingänge überwacht und einen einzelnen Geschwindigkeitsausgang und einen einzelnen Beschleunigungsausgang zur Verwendung durch einen einzelnen Fahrzeuggeschwindigkeitscontroller erzeugt, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
49 einen beispielhaften Datenfluss, der zukünftige Geschwindigkeiten vorhersagt, die durch verschiedene Geschwindigkeitsregelungsverfahren erforderlich sind, und eine Befehlsarbitrierungsfunktion verwendet, um auf der Grundlage der Arbitrierung ein Verfahren auszuwählen, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
50 graphisch beispielhafte Reaktionszeiten eines Fahrzeugs auf Änderungen gewünschter Geschwindigkeiten verschiedener ACC-Merkmale einschließlich einer beispielhaften Vorhersage einer gewünschten zukünftigen Geschwindigkeit gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
51 eine beispielhafte GPS-Koordinate, die durch eine GPS-Einrichtung überwacht wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
52 eine Information von einer GPS-Einrichtung, die eine nominale Position, eine GPS-Fehlerspanne und eine ermittelte tatsächliche Position, die einen GPS-Versatzfehler definieren, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
53 ein Host-Fahrzeug und zwei Zielobjekte, die alle nominalen GPS-Positionen überwachen und zu GPS-Versatzfehlern führen, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
54 Fahrzeuge, die beispielhafte Verfahren zum Steuern des Fahrzeugbetriebs verwenden, gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
55 ein schematisches System ist, das gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung bereitgestellt wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, die lediglich zum Zweck des Erläuterns beispielhafter Ausführungsformen und nicht zum Zweck des Einschränkens dieser vorgesehen sind, zeigt 1 schematisch ein beispielhaftes Fahrzeug, das Sensoren verwendet, um eine vereinigte Verfolgung eines Objekts zu erzeugen, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
Das beispielhafte Fahrzeug umfasst einen Personenkraftwagen, der zur Verwendung auf Schnellstraßen vorgesehen ist, wobei anzumerken sei, dass die hierin beschriebene Offenbarung auf jedes Fahrzeug oder jedes andere System anwendbar ist, das die Position und Trajektorie von entfernten Fahrzeugen und anderen Objekten überwachen soll. Das Fahrzeug umfasst ein Steuersystem, das verschiedene Algorithmen und Kalibrierungen enthält, die zu verschiedenen Zeitpunkten ausgeführt werden. Das Steuersystem ist vorzugsweise ein Teilsatz einer gesamten Fahrzeugsteuerarchitektur und stellt eine koordinierte Fahrzeugsystemsteuerung bereit Das Steuersystem überwacht Eingänge von verschiedenen Sensoren, synthetisiert entsprechende Informationen und Eingänge und führt Algorithmen zum Steuern verschiedener Aktoren, um Steuerziele zu erreichen, aus, wobei Parameter wie beispielsweise eine Kollisionsvermeidung und eine adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC von adaptive cruise control) umfasst sind. Die Fahrzeugsteuerarchitektur umfasst mehrere verteilte Controller und Einrichtungen, die einen Systemcontroller umfassen, der eine Funktionalität, wie beispielsweise ein Antiblockiersystem, eine Traktionssteuerung und eine Fahrzeugstabilität, bereitstellt.
Jeder Controller ist vorzugsweise ein digitaler Universalrechner, der im Wesentlichen einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, einen Nurlesespeicher (ROM von read only memory), einen Direktzugriffsspeicher (RAM von random access memory), einen elektrisch programmierbaren Nurlesespeicher (EPROM von electrically programmable read only memory), einen Hochgeschwindigkeitstakt, einen Analog-Digital-(A/D-) und einen Digital-Analog-(D/A-)Schaltkreis und einen Eingabe/Ausgabe-Schaltkreis und Eingabe/Ausgabe-Einrichtungen (I/O) und einen geeigneten Signalkonditionierungs- und -pufferschaltkreis umfasst. Jeder Prozessor weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die in dem ROM gespeicherte residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen bereitzustellen.
Hierin beschriebene Algorithmen werden typischerweise während voreingestellten Schleifenzylden ausgeführt, so dass jeder Algorithmus mindestens einmal in jedem Schleifenzyklus ausgeführt wird. In den nichtflüchtigen Speichereinrichtungen gespeicherte Algorithmen werden ausgeführt und dienen dazu, Eingänge von den Erfassungseinrichtungen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb einer jeweiligen Einrichtung zu steuern, wobei voreingestellte Kalibrierungen verwendet werden. Schleifenzyklen werden typischerweise in regelmäßigen Intervallen ausgeführt, zum Beispiel alle 3, 6,25, 15, 25 und 100 Millisekunden während eines laufenden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs. Alternativ können Algorithmen in Ansprechen auf ein Stattfinden eines Ereignisses ausgeführt werden. Die gleichen Prinzipien können eingesetzt werden, um eine Erfassung der gesamten Umgebung eines Fahrzeugs bereitzustellen.
2 zeigt schematisch einen beispielhaften Prozess zum Überwachen von Sensoreingängen und Erzeugen einer Verfolgungsliste gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das beispielhafte Fahrzeug 10 umfasst allgemein ein Steuersystem mit einem Beobachtungsmodul 22, einem Datenzuordnungs und Clustering-Modul (DAC-Modul von data association and clustering module) 24, das ferner ein Kalman-Filter 24A umfasst, und einem Verfolgungslebensdauerverwaltungsmodul (TLM-Modul von track life management module) 26, das eine Verfolgungsliste 26A verfolgt, die mehrere Objektverfolgungen umfasst. Genauer gesagt umfasst das Beobachtungsmodul die Sensoren 14 und 16, ihre jeweiligen Sensorprozessoren und die Verbindung zwischen den Sensoren, den Sensorprozessoren und dem DAC-Modul.
Das beispielhafte Erfassungssystem umfasst vorzugsweise Objektlokalisierungssensoren, die mindestens zwei nach vorn gerichtete Entfernungserfassungseinrichtungen 14 und 16 und begleitende Subsysteme oder Prozessoren umfassen. Die Objektlokalisierungssensoren können ein Nahbereichsradarsubsystem, ein Fernbereichsradarsubsystem und ein Vorwärtssichtsubsystem umfassen. Die Objektlokalisierungserfassungseinrichtungen können beliebige Entfernungssensoren umfassen, wie beispielsweise FM-CW-Radare (Frequency Modulated Continuous Wave-Radare), Impuls- und FSK-Radare (Frequency Shift Keying-Radare) und LIDAR-Einrichtungen (Light Detection and Ranging-Einrichtungen) und Ultraschalleinrichtungen, die auf Effekten, wie beispielsweise Doppler-Effekt-Messungen, beruhen, um sich vorne befindende Objekte zu lokalisieren. Die möglichen Objektlokalisierungseinrichtungen umfassen ladungsgekoppelte Einrichtungen (CCD von charged-coupled devices) oder Videobildsensoren eines komplementären Metalloxidhalbleiters (CMOS von complementary metal Oxide semi-conductor) und andere bekannte Kamera-/Videobildsensoren, die Verfahren einer digitalen Fotografie verwenden, um sich vorne befindende Objekte zu ”sehen”. Solche Erfassungssysteme werden zum Detektieren und Lokalisieren von Objekten in Kraftfahrzeuganwendungen eingesetzt, die mit Systemen verwendet werden können, die z. B. eine adaptive Geschwindigkeitsregelung, eine Kollisionsvermeidung, eine Sicherheit vor dem Unfall (pre-crash) und eine Seitenobjektdetektion umfassen. Das beispielhafte Fahrzeugsystem kann auch ein System einer globalen Positionserfassung (GPS-System von global position sensing system) umfassen.
Diese Sensoren sind vorzugsweise innerhalb des Fahrzeugs 10 an relativ hindernisfreien Positionen relativ zu einer Sicht vor dem Fahrzeug positioniert. Es sei auch angemerkt, dass jeder dieser Sensoren einen Schätzwert eines tatsächlichen Orts oder einer tatsächlichen Bedingung eines Zielobjekts bereitstellt, wobei der Schätzwert eine geschätzte Position und eine Standardabweichung umfasst. Somit werden eine Sensordetektion und eine Messung von Objektorten und Bedingungen typischerweise als ”Schätzwerte” bezeichnet. Es sei ferner angemerkt, dass die Eigenschaften dieser Sensoren darin komplementär sind, dass einige beim Schätzen bestimmter Parameter zuverlässiger sind als andere. Herkömmliche Sensoren weisen verschiedene Betriebsreichweiten und Winkelabdeckungen auf und können innerhalb ihrer Betriebsreichweite verschiedene Parameter abschätzen. Beispielsweise können Radarsensoren für gewöhnlich die Entfernung, die Entfernungsänderung und den Azimutort eines Objekts schätzen, sie sind normalerweise jedoch beim Schätzen des Umfangs eines detektierten Objekts nicht stabil. Eine Kamera mit Sichtprozessor ist beim Schätzen einer Form und einer Azimutposition des Objekts stabiler, ist jedoch beim Schätzen der Entfernung und Entfernungsänderung des Objekts weniger effizient. LIDARe vom Abtasttyp arbeiten in Bezug auf das Schätzen von Entfernung und Azimutposition effizient und genau, können jedoch typischerweise die Entfernungsänderung nicht abschätzen und sind daher in Bezug auf eine Erlangung/Erkennung eines neuen Objekts nicht genau. Ultraschallsensoren können eine Entfernung abschätzen, können jedoch im Allgemeinen nicht die Entfernungsänderung und die Azimutposition schätzen oder berechnen. Ferner sei angemerkt, dass das Leistungsvermögen jeder Sensortechnologie durch unterschiedliche Umgebungsbedingungen beeinflusst wird. Somit stellen herkömmliche Sensoren parametrische Abweichungen dar, wobei die wirksame Überlappung dieser Sensoren Möglichkeiten für eine Sensorvereinigung erzeugt.
Jeder Objektlokalisierungssensor und jedes Subsystem stellt einen Ausgang bereit, der eine Entfernung R, eine zeitbasierte Entfernungsänderung R_dot und einen Winkel Θ, vorzugsweise in Bezug auf eine Längsachse des Fahrzeugs, umfasst und als Messvektor (°) geschrieben werden kann, d. h. Sensordaten. Ein beispielhaftes Nahbereichsradarsubsystem weist ein Sichtfeld (FOV von field-of-view) von 160 Grad und eine maximale Reichweite von dreißig Meter auf. Ein beispielhaftes Fernbereichsradarsubsystem weist ein Sichtfeld von 17 Grad und eine maximale Reichweite von 220 Meter auf. Ein beispielhaftes Vorwärtssichtsubsystem weist ein Sichtfeld von 45 Grad und eine maximale Reichweite von 50 Meter auf. Für jedes Subsystem ist das Sichtfeld vorzugsweise um die Längsachse des Fahrzeugs 10 ausgerichtet. Das Fahrzeug ist vorzugsweise auf ein Koordinatensystem, bezeichnet als XY-Koordinatensystem 20, ausgerichtet, wobei die Längsachse des Fahrzeugs 10 die X-Achse mit einer Ortslinie an einem Punkt, der für das Fahrzeug und eine Signalverarbeitung geeignet ist, festlegt, und wobei die Y-Achse durch eine Achse festgelegt ist, die orthogonal zur Längsachse des Fahrzeugs 10 ist und in einer horizontalen Ebene liegt, die somit parallel zur Bodenfläche ist.
Das obige beispielhafte Objektverfolgungssystem zeigt ein Verfahren, durch das ein Objekt oder mehrere Objekte verfolgt werden können. Ein Fachmann wird jedoch erkennen, dass gleichermaßen eine Anzahl von verschiedenen Sensoren, die eine Information bezüglich der Umgebung um das Fahrzeug herum erfassen, verwendet werden könnte, und dass die Offenbarung nicht auf die hierin beschriebenen bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein soll. Ferner ist das hierin oben beschriebene Datenvereinigungsverfahren ein beispielhaftes Verfahren, durch das die Details der verschiedenen Eingangssensoren zu einer einzelnen nützlichen Verfolgung eines Objekts vereinigt werden könnten. Es sind jedoch zahlreiche Datenvereinigungsverfahren in der Technik bekannt, und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebene bestimmte beispielhafte Ausführungsform beschränkt sein.
Objektverfolgungen können für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden, die eine adaptive Geschwindigkeitsregelung umfassen, bei der das Fahrzeug die Geschwindigkeit anpasst, um eine minimale Distanz zu Fahrzeugen auf dem aktuellen Pfad aufrechtzuerhalten. Ein anderes ähnliches System, bei dem Objektverfolgungen verwendet werden können, ist ein Kollisionsvorbereitungssystem (CPS von collision preparation system), bei dem identifizierte Objektverfolgungen analysiert werden, um eine wahrscheinlich bevorstehende oder unmittelbar bevorstehende Kollision auf der Grundlage der Verfolgungsbewegung relativ zu dem Fahrzeug zu identifizieren. Ein CPS warnt den Fahrer vor einer bevorstehenden Kollision und kann die Kollisionsschwere durch automatisches Bremsen, wenn eine Kollision als unvermeidbar betrachtet wird, reduzieren. Es wird ein Verfahren zum Verwenden eines Vereinigungsmoduls mehrerer Objekte mit einem CPS offenbart, das Gegenmaßnahmen bereitstellt, wie beispielsweise eine Sitzgurtstraffung, einen Drosselleerlauf, ein automatisches Bremsen, eine Airbag-Vorbereitung, eine Anpassung der Kopfstützen, eine Hupen- und Scheinwerferaktivierung, eine Anpassung der Pedale oder der Lenksäule, Anpassungen auf der Grundlage einer geschätzten relativen Aufprallgeschwindigkeit, Anpassungen der Aufhängungssteuerung und Anpassungen von Stabilitätssteuersystemen, wenn eine Kollision als unmittelbar bevorstehend ermittelt wird.
3 zeigt schematisch ein beispielhaftes System, bei dem alle oder nur ein Teil der verschiedenen Sensoreingänge zu Objektverfolgungen vereinigt werden, die bei einem Kollisionsvorbereitungssystem nützlich sind, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Eingänge, die mit Objekten in einer Umgebung um das Fahrzeug herum in Beziehung stehen, werden durch ein Datenvereinigungsmodul überwacht. Das Datenvereinigungsmodul analysiert, filtert oder priorisiert die Eingange relativ zu der Zuverlässigkeit der verschiedenen Eingange, und die priorisierten oder gewichteten Eingänge werden summiert, um Verfolgungsschätzwerte für Objekte vor dem Fahrzeug zu erzeugen. Diese Objektverfolgungen werden dann in das Kollisionsgefahrenbewertungsmodul eingegeben, wobei jede Verfolgung hinsichtlich einer Wahrscheinlichkeit für eine Kollision bewertet wird. Diese Wahrscheinlichkeit für eine Kollision kann beispielsweise hinsichtlich einer Schwellenwertwahrscheinlichkeit für eine Kollision bewertet werden, und wenn eine Kollision als wahrscheinlich bestimmt wird, können Kollisionsgegenmaßnahmen initiiert werden.
Wie es in 3 gezeigt ist, überwacht ein CPS kontinuierlich die umgebende Umgebung unter Verwendung seiner Entfernungssensoren (z. B. Radare und LIDARE) und Kameras und trifft es geeignete Gegenmaßnahmen, um Vorfälle oder unerwünschte Situationen zu vermeiden, die sich zu einer Kollision entwickeln. Eine Kollisionsgefahrenbewertung erzeugt einen Ausgang für den Systembediener, um darauf zu reagieren.
Wie in 3 beschrieben ist ein Vereinigungsmodul nützlich, um einen Eingang von verschiedenen Erfassungseinrichtungen zu integrieren und eine vereinigte Verfolgung eines Objekts vor dem Fahrzeug zu erzeugen. Die in 3 erzeugte vereinigte Verfolgung umfasst einen Datenschätzwert eines relativen Orts und einer Trajektorie eines Objekts relativ zu dem Fahrzeug. Dieser Datenschätzwert, der auf Radar- und anderen Entfernungsfindungssensoreingängen basiert, ist nützlich, umfasst jedoch die Unsicherheiten und Ungenauigkeit der Sensoreinrichtungen, die zum Erzeugen der Verfolgung verwendet werden. Wie oben beschrieben können verschiedene Sensoreingänge gemeinsam verwendet werden, um die Genauigkeit der Schätzwerte zu verbessern, die in der erzeugten Verfolgung umfasst sind. Im Speziellen erfordert eine Anwendung mit eingreifenden Konsequenzen, wie beispielsweise ein automatisches Bremsen und ein möglicher Airbag-Einsatz, eine hohe Genauigkeit beim Vorhersagen einer unmittelbar bevorstehenden Kollision, da falsche positive Ergebnisse eine starke Auswirkung auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs haben können und verpasste Hinweise zu funktionsunfähigen Sicherheitssystemen führen können.
Sichtsysteme stellen eine alternative Quelle eines Sensoreingangs zur Verwendung bei Fahrzeugsteuersystemen bereit. Es ist in der Technik bekannt, dass Verfahren zum Analysieren einer visuellen Information eine Mustererkennung, eine Eckendetektion, eine Detektion vertikaler Kanten, eine Erkennung vertikaler Objekte und andere Verfahren umfassen. Es sei jedoch angemerkt, dass visuelle Darstellungen mit hoher Auflösung des Felds vor einem Fahrzeug, die mit einer hohen Rate aktualisiert werden, die notwendig ist, um die Bewegung in Echtzeit wahrzunehmen, einen sehr großen zu analysierenden Umfang an Informationen umfassen. Eine Echtzeitanalyse einer visuellen Information kann äußerst aufwändig sein. Es wird ein Verfahren zum Vereinigen eines Eingangs von einem Sichtsystem mit einer vereinigten Verfolgung offenbart, die durch Verfahren, wie beispielsweise das oben beschriebene beispielhafte Verfolgungsvereinigungsverfahren, erzeugt wird, um eine Sichtanalyse auf einen Teil der visuellen Information zu richten, der am wahrscheinlichsten eine Kollisionsgefahr darstellt, und wobei die fokussierte Analyse verwendet wird, um auf ein wahrscheinlich unmittelbar bevorstehendes Kollisionsereignis hinzuweisen.
4 zeigt schematisch ein beispielhaftes Bildvereinigungsmodul gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Vereinigungsmodul von 4 überwacht als Eingänge Entfernungssensordaten, die Objektverfolgungen und Kameradaten umfassen. Die Objektverfolgungsinformation wird verwendet, um ein Bildstück oder einen definierten interessierenden Bereich in den visuellen Daten entsprechend einer Objektverfolgungsinformation zu extrahieren. Als Nächstes werden Bereiche in dem Bildstück analysiert und werden Merkmale oder Muster in den Daten, die ein Objekt in dem Stück angeben, extrahiert. Die extrahierten Merkmale werden dann gemäß einer beliebigen Anzahl von Klassifizierern klassifiziert. Eine beispielhafte Klassifizierung kann eine Klassifizierung als ein sich schnell bewegendes Objekt, wie beispielsweise ein sich bewegendes Fahrzeug, ein sich langsam bewegendes Objekt, wie beispielsweise ein Fußgänger, und ein stationäres Objekt, wie beispielsweise ein Verkehrsschild, umfassen. Daten, die die Klassifizierung umfassen, werden dann gemäß einer Datenzuordnung analysiert, um eine sichtvereinigungsbasierte Verfolgung zu bilden. Diese Verfolgungen und zugeordnete Daten bezüglich des Stücks werden dann für einen iterativen Vergleich mit neuen Daten und für eine Vorhersage einer Relativbewegung für das Fahrzeug gespeichert, wobei ein wahrscheinliches oder unmittelbar bevorstehendes Kollisionsereignis angedeutet wird. Ferner können ein interessierendes Gebiet oder interessierende Gebiete, die zuvor ausgewählte Bildstücke reflektieren, an das Modul weitergeleitet werden, das eine Bildstückextraktion durchführt, um eine Kontinuität in der Analyse von iterativen Sichtdaten bereitzustellen.
Auf diese Weise werden Entfernungsdaten oder wird eine Entfernungsverfolgungsinformation der Bildebene überlagert, um eine Kollisionsereignisvorhersage oder eine Wahrscheinlichkeitsanalyse zu verbessern.
5 zeigt schematisch eine beispielhafte Bank von Kalman-Filtern, die arbeiten, um die Position und Geschwindigkeit einer Gruppe von Objekten zu schätzen, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Es werden verschiedene Filter für verschiedene Ziele eines konstanten Reliefs, Ziele mit Manövern mit hoher Längsrichtung und stationäre Ziele verwendet. Es wird ein Markov-Entscheidungsprozess-Modell (MDP-Modell von Markov decision process model) verwendet, um das Filter mit der Messung der größten Wahrscheinlichkeit auf der Grundlage der Beobachtung und des vorherigen Geschwindigkeitsprofils des Ziels auszuwählen. Dieses Multimodellfilterschema reduziert die Verfolgungslatenzzeit, was für eine CPS-Funktion wichtig ist.
6 zeigt beispielhafte einer entsprechenden Bildebene überlagerte Entfernungsdaten gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die schraffierten Balken sind die Radarverfolgungen, die dem Bild einer nach vorne gerichteten Kamera überlagert sind. Das Positions- und Bildextraktionsmodul extrahiert die Bildstücke, die die Entfernungssensorverfolgungen umgeben. Das Merkmalsextraktionsmodul berechnet die Merkmale der Bildstücke unter Verwendung der folgenden Transformationen: Kanten, Gradientenorientierungshistogramm (HOG von histogram of gradient orientation), skaleninvariante Merkmalstransformation (SIFT von scale-invariant feature transform), Harris-Corner-Detektoren oder die auf einen linearen Subraum projizierten Stücke. Das Klassifizierungsmodul nimmt die extrahierten Merkmale als Eingang her und führt sie zu einem Klassifizierer, um zu ermitteln, ob ein Bildstück ein Objekt umgibt. Die Klassifizierung ermittelt das Kennzeichen jedes Bildstücks. Beispielsweise werden die Kasten A und B in 6 als Fahrzeuge identifiziert, während der nicht gekennzeichnete Kasten als Objekt am Straßenrand identifiziert wird. Das Vorhersageprozessmodul verwendet eine Information des Objekts aus der Vergangenheit (d. h. Position, Bildstück und Kennzeichen eines vorherigen Zyklus) und sagt die momentanen Werte vorher. Die Datenzuordnung verbindet die momentanen Messungen mit den vorhergesagten Objekten oder ermittelt, ob die Quelle einer Messung (d. h. Position, Bildstück und Kennzeichen) von einem spezifischen Objekt stammt. Schließlich wird der Objektverfolger aktiviert, um eine aktualisierte Position zu erzeugen und sie in den Objektverfolgungsdateien zu speichern.
Eine Reaktion auf wahrscheinliche Kollisionsereignisse kann auf der Grundlage einer erhöhten Wahrscheinlichkeit skaliert werden. Beispielsweise kann ein leichtes automatisches Bremsen in dem Fall, dass eine geringe Schwellenwertwahrscheinlichkeit ermittelt wird, verwendet werden, und können in Ansprechen auf die Ermittlung einer hohen Schwellenwertwahrscheinlichkeit drastischere Maßnahmen getroffen werden.
Ferner sei angemerkt, dass eine verbesserte Genauigkeit des Beurteilens der Wahrscheinlichkeit durch iteratives Trainieren der Alarmmodelle erreicht werden kann. Wenn beispielsweise ein Alarm ausgegeben wird, kann dem Fahrer durch eine Sprachaufforderung und eine Anfrage an einem Bildschirm oder durch ein beliebiges anderes Eingabeverfahren eine Überprüfungsoption bereitgestellt werden, die erfordert, dass der Fahrer bestätigt, ob der Alarm einer unmittelbar bevorstehenden Kollision angemessen war. Es ist eine Anzahl von Verfahren in der Technik bekannt, um korrekte Alarme, falsche Alarme oder verpasste Alarme anzupassen. Beispielsweise sind Maschinenlernalgorithmen in der Technik bekannt und können sie verwendet werden, um adaptiv eine Programmierung zu verwenden, die Gewichte und Gewichtungen alternativen Berechnungen in Abhängigkeit von der Natur der Rückmeldung zuordnet. Ferner kann eine Fuzzy-Logik verwendet werden, um Eingänge in ein System gemäß skalierbaren Faktoren auf der Grundlage einer Rückmeldung zu konditionieren. Auf diese Weise kann eine Genauigkeit des Systems über der Zeit und basierend auf den bestimmten Fahrgewohnheiten eines Bedieners verbessert werden.
7 zeigt ein Fahrzeug 3100 schematisch als Vierradkraftfahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern 60 und festen Hinterrädern 70, obwohl die Beschreibungen hierin auf Fahrzeuge zutreffen, die unter Verwendung der Vorder- und/oder der Hinterräder lenkbar sind. Das betreffende Fahrzeug 3100 umfasst ein System 316 einer räumlichen Überwachung und ein Fahrzeugüberwachungssystem 15. Das betreffende Fahrzeug 3100 wird unter Verwendung eines Antriebsstrangsteuermoduls (PCM von powertrain control module) 326, eines Fahrzeugsteuermoduls (VCM von vehicle control module) 28 und eines autonomen Steuersystems einschließlich eines Spurwechselgeschwindigkeitsregelungssystems (LXACC-Systems von lane change adaptive cruise control system) 330 gesteuert. Das System 316 einer räumlichen Überwachung, das Fahrzeugüberwachungssystem 15, das Antriebsstrangsteuermodul 326, das Fahrzeugsteuermodul 28 und das LXACC-System 330 kommunizieren vorzugsweise untereinander unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitskommunikationsbusses 324 eines lokalen Netzes. Das System 316 einer räumlichen Überwachung, das Fahrzeugüberwachungssystem 15, das Antriebsstrangsteuermodul 326, das Fahrzeugsteuermodul 28 und das LXACC-System 330 des betreffenden Fahrzeugs 3100 sind zur Vereinfachung der Beschreibung als diskrete Elemente gezeigt. Steuermodul, Modul, Controller, Prozessor und ähnliche Begriffe bedeuten eine beliebige geeignete oder verschiedene Kombinationen eines/r oder mehrerer anwendungsspezifischen/r integrierten/r Schaltkreise(s). (ASIC von Application Specific Integrated Circuit), elektronischen/r Schaltkreise(s), zentralen/r Verarbeitungseinheit(en) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und zugeordneten/r Speicher(s) (Nur-Lese-Speicher, programmierbarer Nur-Lese-Speicher, Direktzugriffsspeicher, Festplatte, etc.), die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, Schaltkreise(s) einer kombinatorischen Logik, Eingabe/Ausgabe-Schaltkreise(s) und -Einrichtungen, geeigneten Signalkonditionierungs- und -pufferschaltung und andere geeignete Komponenten, um die beschriebene Funktionalität bereitzustellen. Ein Steuermodul kann einen Satz von Steueralgorithmen aufweisen, die residente Softwareprogrammanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in einem Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während vorab festgelegter Schleifenzyklen ausgeführt. Die Algorithmen können beispielsweise durch eine zentrale Verarbeitungseinheit ausgeführt werden und dienen dazu, Eingänge von Erfassungseinrichtungen und anderen vernetzten Steuermodulen zu überwachen und Steuer- und Diagnoseroutinen zum Steuern des Betriebs der Aktoren auszuführen. Die Schleifenzyklen können in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des fortwährenden Maschinen- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können Algorithmen in Reaktion auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden. Obwohl der Fahrzeugbediener in 7 als das Lenkrad betätigend gezeigt ist, umfassen Ausführungsformen dieser Offenbarung jene, bei denen der Fahrer durch das Fahrzeug befördert werden kann, während er für ausgedehnte Zeitperioden seine Hände nicht am Lenkrad hält.
Das System 316 einer räumlichen Überwachung umfasst ein Steuermodul, das über Signale mit Erfassungseinrichtungen verbunden ist, die dazu dienen, digitale Bilder zu detektieren und zu erzeugen, die entfernte Objekte in der Nähe des betreffenden Fahrzeugs 3100 darstellen. Ein entferntes Objekt wird als sich in der Nähe des betreffenden Fahrzeugs 3100 befindend bezeichnet, wenn das entfernte Objekt durch eine oder mehrere der Erfassungseinrichtungen detektiert werden kann. Das System 316 einer räumlichen Überwachung ermittelt vorzugsweise eine lineare Entfernung, eine Relativgeschwindigkeit und eine Trajektorie jedes nahen entfernten Objekts und übermittelt diese Information an das LXACC-System 330. Die Erfassungseinrichtungen befinden sich an dem betreffenden Fahrzeug 3100 und umfassen bei einer Ausführungsform Sensoren 21 einer vorderen Ecke, Sensoren 320 einer hinteren Ecke, Sensoren 320' einer hinteren Seite, Seitensensoren 25 und vordere Radarsensoren 322 und eine Kamera 23, obwohl die Offenbarung nicht darauf beschränkt ist. Vorzugsweise umfasst die Kamera 23 eine monochrome Sichtkamera, die zum Detektieren sich vorne befindender Spurmarkierungen verwendet wird. Der vordere Radarsensor 322 umfasst vorzugsweise eine Fernbereichsradareinrichtung für eine Objektdetektion vor dem betreffenden Fahrzeug 3100. Der vordere Radarsensor 322 detektiert bei einer Ausführungsform vorzugsweise Objekte in einer Distanz bis zu 200 m mit einem schmalen Sichtfeldwinkel von etwa 15°. Aufgrund des schmalen Sichtfeldwinkels detektiert das Fernbereichsradar möglicherweise nicht alle Objekte vor dem betreffenden Fahrzeug 3100. Die Sensoren 21 einer vorderen Ecke umfassen vorzugsweise Nahbereichsradareinrichtungen, um das Überwachen des Gebiets vor dem betreffenden Fahrzeug 3100 zu unterstützen, und weisen bei einer Ausführungsform jeweils einen 60°-Sichtfeldwinkel und eine Detektionsentfernung von 40 m auf. Die Seitensensoren 25, die Sensoren 320 einer hinteren Ecke und die hinteren Seitensensoren 320' umfassen vorzugsweise Nahbereichsradareinrichtungen, um das Überwachen des Gegen- bzw. herankommenden Verkehrs neben und hinter dem betreffenden Fahrzeug 3100 zu unterstützen und weisen bei einer Ausführungsform einen 60°-Sichtfeldwinkel und eine Detektionsentfernung von 40 m auf. Die Anordnung der zuvor genannten Sensoren ermöglicht dem System 316 einer räumlichen Überwachung, den Verkehrsfluss einschließlich naher Objektfahrzeuge und anderer Objekte um das betreffende Fahrzeug 3100 herum zu überwachen.
Alternativ können die Erfassungseinrichtungen Objektlokalisierungserfassungseinrichtungen umfassen, die Entfernungssensoren, wie beispielsweise Frequency Modulated Continuous Wave-Radare (FM-CW-Radare), Impuls- und Frequency Shift Keying-Radare (FSK-Radare) und LIDAR-Einrichtungen und Ultraschalleinrichtungen, die auf Effekten, wie beispielsweise Doppler-Effekt-Messungen, beruhen, um sich vorne befindende Objekte zu lokalisieren, umfassen. Die möglichen Objektlokalisierungseinrichtungen umfassen ladungsgekoppelte Einrichtungen (CCD von charged-coupled devices) oder Videobildsensoren eines komplementären Metalloxidhalbleiters (CMOS von complementary metal Oxide semiconductor) und andere bekannte Kamera-/Videobildprozessoren, die Verfahren einer digitalen Fotografie verwenden, um sich vorne befindende Objekte zu ”sehen”, die ein Objektfahrzeug/Objektfahrzeuge umfassen. Solche Erfassungssysteme werden zum Detektieren und Lokalisieren von Objekten in Kraftfahrzeuganwendungen eingesetzt und können mit Systemen verwendet werden, die eine adaptive Geschwindigkeitsregelung, eine Kollisionsvermeidung, eine Unfallvorbereitung und eine Seitenobjektdetektion umfassen.
Die Erfassungseinrichtungen sind vorzugsweise innerhalb des betreffenden Fahrzeugs 3100 an relativ hindernisfreien Positionen positioniert. Es sei auch angemerkt, dass jeder dieser Sensoren einen Schätzwert eines tatsächlichen Orts oder einer tatsächlichen Bedingung eines Objekts bereitstellt, wobei der Schätzwert eine geschätzte Position und eine Standardabweichung umfasst Somit werden eine Sensordetektion und eine Messung von Objektorten und Bedingungen typischerweise als Schätzwerte bezeichnet. Es sei ferner angemerkt, dass die Eigenschaften dieser Sensoren darin komplementär sind, dass einige beim Schätzen bestimmter Parameter zuverlässiger sind als andere. Sensoren können verschiedene Betriebsreichweiten und Winkelabdeckungen aufweisen und können innerhalb ihrer Betriebsreichweite verschiedene Parameter abschätzen. Beispielsweise können Radarsensoren für gewöhnlich die Entfernung, die Entfernungsänderung und den Azimutort eines Objekts schätzen, sie sind normalerweise jedoch beim Schätzen des Umfangs eines detektierten Objekts nicht stabil. Eine Kamera mit Sichtprozessor ist beim Schätzen einer Form und einer Azimutposition des Objekts stabiler, ist jedoch beim Schätzen der Entfernung und Entfernungsänderung eines Objekts weniger effizient LIDAR-Sensoren vom Abtasttyp arbeiten in Bezug auf das Schätzen von Entfernung und Azimutposition effizient und genau, können jedoch typischerweise die Entfernungsänderung nicht abschätzen und sind daher in Bezug auf eine Erlangung/Erkennung eines neuen Objekts nicht genau. Ultraschallsensoren können eine Entfernung abschätzen, können jedoch im Allgemeinen nicht die Entfernungsänderung und die Azimutposition schätzen oder berechnen. Ferner sei angemerkt, dass das Leistungsvermögen jeder Sensortechnologie durch unterschiedliche Umgebungsbedingungen beeinflusst wird. Somit stellen einige Sensoren parametrische Abweichungen während des Betriebs dar, obwohl die Überlappung der Abdeckungsbereiche der Sensoren Möglichkeiten für eine Sensordatenvereinigung erzeugt.
Das Fahrzeugüberwachungssystem 15 überwacht den Fahrzeugbetrieb und übermittelt die überwachte Fahrzeuginformation an den Kommunikationsbus 324. Die überwachte Information umfasst vorzugsweise Fahrzeugparameter, die z. B. eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Lenkwinkel der lenkbaren Räder 60 und eine Gierrate von einer Wendekreiseleinrichtung (nicht gezeigt) umfassen. Der Fahrzeugbetrieb kann durch ein einzelnes Steuermodul wie gezeigt oder durch mehrere Steuermodule überwacht Werden. Das Fahrzeugüberwachungssystem 15 umfasst vorzugsweise mehrere Chassis-Überwachungserfassungssysteme oder -einrichtungen, die dazu dienen, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen Lenkwinkel und eine Gierrate zu überwachen, von denen keine(s) gezeigt ist. Das Fahrzeugüberwachungssystem 15 erzeugt Signale, die durch das LXACC-System 330 und andere Fahrzeugsteuersysteme für eine Fahrzeugsteuerung und einen Fahrzeugbetrieb überwacht werden können. Die gemessene Gierrate wird mit Lenkwinkelmessungen kombiniert, um die Fahrzeugzustände, im speziellen die Quergeschwindigkeit, zu schätzen. Das beispielhafte Fahrzeugsystem kann auch ein System einer globalen Positionserfassung (GPS-System) umfassen.
Das Antriebsstrangsteuermodul (PCM) 326 ist über Signale und funktional mit einem Fahrzeugantriebsstrang. (nicht gezeigt) verbunden und führt Steuerschemas zum Steuern des Betriebs einer Maschine, eines Getriebes und anderer Drehmomentmaschinen, von denen keine(s) gezeigt ist, aus, um in Ansprechen auf Fahrzeugbetriebsbedingungen und Bedienereingaben ein Traktionsdrehmoment auf die Fahrzeugräder zu übertragen. Das Antriebsstrangsteuermodul 326 ist als einzelnes Steuermodul gezeigt, kann jedoch mehrere Steuermoduleinrichtungen umfassen, die dazu dienen, verschiedene Antriebsstrangaktoren zu steuern, welche die Maschine, das Getriebe, die Drehmomentmaschinen, die Radmotoren und andere Elemente eines Hybridantriebsstrangsystems umfassen, von denen keine gezeigt sind.
Das Fahrzeugsteuermodul (VCM) 28 ist über Signale und funktional mit mehreren Fahrzeugbetriebssystemen verbunden und führt Steuerschemas zum Steuern des Betriebs hiervon aus. Die Fahrzeugbetriebssysteme umfassen vorzugsweise Brems-, Stabilitätssteuer- und Lenksysteme. Die Fahrzeugbetriebssysteme können auch andere Systeme, z. B. HLK-, Unterhaltungssysteme, Kommunikationssysteme und Diebstahlschutzsysteme umfassen. Das Fahrzeugsteuermodul 28 ist als einzelnes Steuermodul gezeigt, kann jedoch mehrere Steuermoduleinrichtungen umfassen, die dazu dienen, Systeme zu überwachen und verschiedene Fahrzeugaktoren zu steuern.
Das Fahrzeuglenksystem umfasst vorzugsweise ein elektrisches Servolenkungssystem (EPS von electrical power steering system), das mit einem System einer aktiven Frontlenkung (nicht gezeigt) gekoppelt ist, um eine Bedienereingabe über ein Lenkrad 8 zu erweitern oder zu ersetzen, indem der Lenkwinkel der lenkbaren Räder 60 während der Ausführung eines autonomen Manövers, das ein Spurwechselmanöver umfasst, gesteuert wird. Ein beispielhaftes System einer aktiven Frontlenkung ermöglicht eine primäre Lenkoperation durch den Fahrzeugbediener einschließlich eines Erweiterns der Lenkradwinkelsteuerung nach Bedarf, um einen bevorzugten Lenkwinkel und/oder Fahrzeuggierwinkel zu erreichen. Es sei angemerkt; dass die hierin beschriebenen Steuerverfahren mit Abwandlungen auf Fahrzeuglenkungssteuersysteme wie beispielsweise elektrische Servolenkung, Vier-/Hinterradlenksysteme und direkte Giersteuersysteme, die die Traktion jedes Rads steuern, um eine Gierbewegung zu erzeugen, anwendbar sind.
Der Fahrgastraum des Fahrzeugs 3100 umfasst eine Bedienerposition einschließlich des Lenkrads 8, das an einer Lenksäule 9 angebracht ist. Eine Eingabeeinrichtung 10 ist vorzugsweise mechanisch an der Lenksäule 9 angebracht und ist über Signale mit einem Mensch-Maschine-Schnittstellensteuermodul (HMI-Steuermodul von human-machine interface control module) 14 verbunden. Alternativ kann die Eingabeeinrichtung 10 mechanisch in der Nähe der Lenksäule 9 an einem Ort angebracht sein, der für den Fahrzeugbediener bequem ist. Die Eingabeeinrichtung 10, hier als Hebel gezeigt, der von der Säule 9 herausragt, umfasst eine Schnittstelleneinrichtung, durch die der Fahrzeugbediener einen Fahrzeugbetrieb in einem autonomen Steuermodus, z. B. dem LXACC-System 330, befehlen kann. Die Eingabeeinrichtung 10 weist vorzugsweise Steuermerkmale und einen Ort auf, der durch vorhandene Blinkeraktivierungssysteme verwendet wird. Alternativ können anstatt der Eingabeeinrichtung 10 oder zusätzlich zu dieser andere Eingabeeinrichtungen, wie beispielsweise Schwenkhebel, Schalter, Knöpfe und Spracherkennungseingabeeinrichtungen, verwendet werden.
Das HMI-Steuermodul 14 überwacht Bedieneranforderungen und stellt eine Information für den Bediener bereit, die einen Status von Fahrzeugsystemen, eine Service- und Wartungsinformation und Alarme, die eine Bedienermaßnahme befehlen, umfasst. Das HMI-Steuermodul 14 ist über Signale mit dem Kommunikationsbus 324 verbunden und ermöglicht Verbindungen mit anderen Steuermodulen in dem Fahrzeug 3100. In Bezug auf das LXACC-System 330 ist das HMI-Steuermodul 14 ausgestaltet, um einen Signalausgang von der Eingabeeinrichtung 10 zu überwachen, ein Aktivierungssignal auf der Grundlage des Signalausgangs von der Eingabeeinrichtung 10 zu erkennen und das Aktivierungssignal an den Kommunikationsbus 324 zu übermitteln. Das HMI-Steuermodul 14 ist ausgestaltet, um Bedienereingaben an das Lenkrad 8 und ein Gaspedal und ein Bremspedal, von denen keines gezeigt ist, zu überwachen. Es sei angemerkt, dass andere HMI-Einrichtungen und -Systeme Fahrzeug-LCD-Anzeigen, eine Audiorückmeldung, haptische Sitze und zugehörige Mechanismen einer menschlichen Reaktion in Form von Drehknöpfen, Knöpfen und Audioantwortmechanismen umfassen können.
8 zeigt eine beispielhafte Steuerarchitektur für ein autonomes Steuersystem mit dem LXACC-System 330, das in dem betreffenden Fahrzeug 3100 umfasst sein kann, das in Bezug auf 7 beschrieben wurde. Das LXACC-System 330 steuert den Betrieb des Fahrzeugs 3100 in einem autonomen Steuermodus, um in Ansprechen auf einen Bedienerbefehl ohne direkte Bedienereingabe in die primären Fahrzeugbedienelemente, z. B. das Lenkrad und das Gas- und Bremspedal, ein Fahrzeugmanöver auszuführen. Das LXACC-System 330 arbeitet in dem autonomen Steuermodus, indem Eingänge von dem System 316 einer räumlichen Überwachung überwacht werden und Steuersignale erzeugt werden, die an das Antriebsstrangsteuermodul 326 und das Fahrzeugsteuermodul 28 übertragen werden, um die Geschwindigkeit und Trajektorie des Fahrzeugs 3100 zu regeln bzw. zu steuern, um das gewünschte Fahrzeugmanöver auszuführen.
Die Steuerarchitektur für das LXACC-System 330 umfasst Kernelemente zum Überwachen und Steuern des betreffenden Fahrzeugs 3100 während des laufenden Betriebs. Das LXACC-System 330 arbeitet in einem autonomen Spurwechselmodus, wenn es ein Aktivierungssignal von der Eingabeeinrichtung 10 über das HMI-Steuermodul 14 empfangt.
Insgesamt überwacht das LXACC-System 330 Signalausgänge von den entfernten Erfassungs- und Detektionseinrichtungen, die über Signale mit dem System 316 einer räumlichen Überwachung verbunden sind. Ein Vereinigungsmodul (Sensorvereinigung) 17 arbeitet als Element des Systems 316 einer räumlichen Überwachung und umfasst einen algorithmischen Code, um die Signalausgänge zu verarbeiten, die unter Verwendung der Erfassungseinrichtungen 320, 320', 21, 322 und 23 erzeugt werden, um vereinigte Objekte zu erzeugen, die digitale Bilder umfassen, die ein entferntes Objekt/entfernte Objekte einschließlich des Objektfahrzeugs/der Objektfahrzeuge 3200 in der Nähe des betreffenden Fahrzeugs 3100 darstellen. Das LXACC-System 330 verwendet die vereinigten Objekte, um einen Pfad oder eine Trajektorie für das entfernte Objekt/die entfernten Objekte (Objektpfadvorhersage), z. B. jedes von einem oder mehreren Objektfahrzeugen 3200, die sich in der Nähe des betreffenden Fahrzeugs 3100 befinden, zu projizieren. Das LXACC-System 330 führt ein Kollisionsrisikobewertungsschema 500 für jedes überwachte Objekt (Risikobewertung) aus. Das LXACC-System 330 entscheidet auf der Grundlage der Kollisionsrisikobewertung, die an ein autonomes Steuermodul, das bei dieser Ausführungsform ein Spurwechselsteuermodul (LC/LX-Steuerung) umfasst, übermittelt wird, ob ein Befehlsspurwechselmanöver ausgeführt und/oder abgeschlossen werden soll. Das Spurwechselsteuermodul des LXACC-Systems 330 sendet Steuersignale an ein Lenksteuermodul (Fahrzeuglenkung), um die Fahrzeuglenkung zu steuern, und an eine autonome Geschwindigkeitsregelung (intelligente ACC), um die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs einschließlich Bremsung und Beschleunigung zu regeln. Das LXACC-System 330 kann den Fahrzeugbediener auch nach der Kollisionsrisikobewertung aber das Mensch-Maschine-Schnittstellensteuermodul 14 alarmieren.
Das System 316 einer räumlichen Überwachung überwacht Spurmarkierungen und detektiert den benachbarten Verkehr unter Verwendung der zuvor genannten Erfassungs- und Detektionseinrichtungen. Das Kollisionsrisikobewertungsschema 500 des LXACC-Systems 330 führt eine Kollisionsrisikobewertung einschließlich einer Querbewegungssteuerung durch. Die entfernten Erfassungs- und Detektionseinrichtungen übertragen Daten für eine Filterung und Nachbearbeitung an das Vereinigungsmodul. Nach der Nachbearbeitung schätzt das Vereinigungsmodul das Fahrbahnprofil (Fahrbahnschätzung) in Bezug auf den seitlichen Versatz des Objektfahrzeugs und den Fahrtrichtungswinkel des Fahrzeugs 3100 in Bezug auf die aktuelle Spur. Fahrzeugeigene Sensoren, die mit dem Fahrzeugüberwachungssystem 15 gekoppelt sind und Trägheitssensoren, wie beispielsweise einen Wendekreisel, eine Fahrzeuggeschwindigkeitsmesseinrichtung und einen Lenkwinkelsensor umfassen, können mit der Information von dem Vereinigungsmodul kombiniert werden, um die Fahrbahnprofilvorhersage und die Fahrzeugbewegungszustandsschätzung, die z. B. Quergeschwindigkeit, Gierrate, seitlichen Versatz und Fahrtrichtungswinkel umfasst, zu verbessern.
Das Vereinigungsmodul 17 erzeugt vereinigte Objekte, die die digitalen Bilder umfassen, die die entfernten Objekte in der Nähe des betreffenden Fahrzeugs 3100 darstellen, unter Verwendung einer Information von der Vorwärtssichtkamera und den Fernbereichs- und Nahbereichsradaren des Systems 316 einer räumlichen Überwachung. Die Information kann in Form der geschätzten Entfernung, der geschätzten Entfernungsänderung und des geschätzten Azimutorts vorliegen. Das Sensorvereinigungssystem gruppiert Daten für jedes der Objekte, die das Objektfahrzeug/die Objektfahrzeuge 3200 umfassen, verfolgt sie und berichtet die lineare Entfernung, die Relativgeschwindigkeit und die Trajektorie als momentane Längsdistanz x, Längsrelativgeschwindigkeit u und Längsrelativbeschleunigung a_x relativ zu einem XY-Koordinatensystem, das hinsichtlich der Mittelachse des betreffenden Fahrzeugs 3100 ausgerichtet und bezeichnet ist, wobei die X-Achse parallel zu der Längstrajektorie hiervon ist. Das Vereinigungsmodul 17 integriert Eingänge von verschiedenen Erfassungseinrichtungen und erzeugt eine vereinigte Objektliste für jedes Objektfahrzeug 3200 und andere entfernte Objekte. Die vereinigte Objektliste umfasst einen Datenschätzwert eines relativen Orts und einer Trajektorie eines entfernten Objekts relativ zu dem betreffenden Fahrzeug 3100 in Form einer vereinigten Objektliste mit Position (x, y), Geschwindigkeit (Vx, Vy), Objektbreite, Objekttyp und Spur und Konfidenzgrad in dem Datenschätzwert.
Im Betrieb ermittelt das System 316 einer räumlichen Überwachung die Position, Geschwindigkeit und Trajektorie anderer Fahrzeuge und Objekte zum Identifizieren eines freien Raums, der ausreicht, um zuzulassen, dass das Fahrzeug 3100 auf eine benachbarte Fahrspur manövriert. Wenn ein ausreichenden freier Raum für einen Übertritt des Fahrzeugs 3100 auf die benachbarte Fahrspur vorhanden ist, sendet das LXACC-System 330 ein Signal, das eine Spurwechselverfügbarkeit angibt, über den Kommunikationsbus 324 an das LXACC-System 330. Ferner kann das System 316 einer räumlichen Überwachung Signale senden, die eine Geschwindigkeit und einen Ort anderer Fahrzeuge, beispielsweise eines Objektfahrzeugs 3200 auf der gleichen Fahrspur direkt vor dem Fahrzeug 3100, angeben und verwendet werden können, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 3100 als Teil eines Systems einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung zu regeln.
9 zeigt ein Abdeckungsfeld für eine Ausführungsform der zuvor genannten Sensoren 320, 320', 21 und 25 und der Kamera 23 des Systems 316 einer räumlichen Überwachung einschließlich relativer Distanzerfassungsgrößenverhältnisse für die Sensoren. Bei einer Ausführungsform umfasst eine Abdeckung von mehr als 90% des statischen Bereichs um das betreffende Fahrzeug 3100 herum mindestens drei Sensoren zum Überwachen der Spuren vor und hinter dem betreffenden Fahrzeug 3100. Diese Redundanz der Hardwareabdeckung minimiert das Risiko eines Verpassen sich nähernder Objekte in der Nähe. Jegliche Lücken einer zuverlässigen Abdeckung werden unter Verwendung einer Hysterese bei der Objektverfolgung und während der Sensorvereinigung berücksichtigt.
10 zeigt schematisch ein beispielhaftes Suchgebiet für ein betreffendes Fahrzeug 3100 (SV von subject vehicle). Das System 316 einer räumlichen Überwachung kann eine digitale Bilddarstellung eines Bereichs um das betreffende Fahrzeug 3100 herum erzeugen. Die Daten werden in das XY-Koordinatensystem übersetzt, das sich auf die Mittelachse des betreffenden Fahrzeugs 3100 bezieht, wobei die X-Achse parallel zur Längstrajektorie des betreffenden Fahrzeugs 3100 ist. Ein beispielhaftes Sichtfeld für das Sichtsubsystem, das einem Spurwechselmanöver auf eine linke Spur zugehörig ist, ist durch den schattierten Bereich dargestellt. Es ist eine Fahrspur auf der Straße gezeigt, die die Fahrspur des Objektfahrzeugs 3200 beschreibt und allgemeine Merkmale, z. B. Spurmarkierungen (nicht gezeigt) aufweist, die visuell detektiert und verwendet werden können, um die Spurgeometrie relativ zu dem betreffenden Fahrzeug 3100 zu beschreiben.
Im Betrieb detektiert das Mensch-Maschine-Schnittstellensteuermodul 14 eine Bedienereingabe zum Ausführen eines Spurwechselmanövers und übermittelt sie diese an das LXACC-Steuermodul 330. Das LXACC-Steuermodul 330 sendet den Betriebsstatus, eine Diagnosenachricht und eine Anweisungsnachricht an das Mensch-Maschine-Schnittstellensteuermodul 14, das die Anforderung verarbeitet, was die Kollisionsrisikobewertung umfasst.
11 zeigt ein Flussdiagramm, das das Kollisionsrisikobewertungsschema 500 beschreibt, wenn der Fahrzeugbediener das betreffende Fahrzeug 3100 auffordert, ein Spurwechselmanöver von einer aktuellen oder Host-Spur während des laufenden Betriebs auf eine Zielspur auszuführen. Der Kollisionsrisikobewertungsprozess verwendet eine Modellvorhersagesteuerung (MPC von model predictive control), um das Verhalten eines modellierten dynamischen Systems, d. h. des Objektfahrzeugs/der Objektfahrzeuge 3200, in Bezug auf Änderungen der verfügbaren Messungen vorherzusagen. Es wird ein linearer MPC-Ansatz mit dem Rückkopplungsmechanismus der MPC verwendet, wobei Vorhersagefehler aufgrund einer konstruktiven Fehlanpassung zwischen dem Modell und dem Prozess kompensiert werden. Das Kollisionsrisikobewertungsschema 500 verwendet eine Information der nahen Zukunft, die über eine kurze Zeitperiode, bei einer Ausführungsform sechs Sekunden, aktualisiert in Intervallen von 50 ms, projiziert wird.
Das Kollisionsrisikobewertungsschema 500 umfasst einen mehrstufigen Ansatz zum Bewerten eines Risikos einer Kollision während eines Spurwechselmanövers. Das System 316 einer räumlichen Überwachung überwacht nahe Objekte, die jedes Objektfahrzeug 3200 in der Nähe des betreffenden Fahrzeugs 3100 umfassen (510), und überwacht ein Fahrbahnprofil (512), wobei die Ausgänge hiervon an ein Messungsvorbereitungsschema geliefert werden (516), z. B. das Vereinigungsmodul 17, um eine Einzelobjektauswertung und eine Kategorisierung durchzuführen (520). Der momentane Zustand des betreffenden Fahrzeugs 3100 wird ebenfalls überwacht (514). Der momentane Zustand des betreffenden Fahrzeugs 3100 kann verwendet werden, um Konfliktschwellenwerte zu ermitteln und festzulegen (532), einen Pfad für ein dynamisches Spurwechselmanöver zu erzeugen (534) und Risikotoleranzregeln festzulegen (536).
Die Einzelobjektauswertung und Kategorisierung (520) wird für jedes nahe Objekt einschließlich des Objektfahrzeugs/der Objektfahrzeuge 3200 relativ zu dem betreffenden Fahrzeug 3100 ausgeführt. Dies umfasst das individuelle Auswerten jedes Objektfahrzeugs 3200 unter Verwendung eines Zeitbasisrahmens in einer zweidimensionalen Ebene, um Trajektorien des betreffenden Fahrzeugs 3100 und jedes Objektfahrzeugs 3200 zu projizieren. Die Auswertung umfasst vorzugsweise die Längsrelativdistanz x, die Längsrelativgeschwindigkeit u und die Längsrelativbeschleunigung a_x zwischen dem betreffenden Fahrzeug 3100 und jedem Objektfahrzeug 3200. Der Ort/die Orte des Objektfahrzeugs/der Objektfahrzeuge 3200 wird/werden relativ zu einer projizierten Trajektorie des betreffenden Fahrzeugs 3100 in zukünftigen Zeitschritten vorhergesagt.
Im Hinblick auf die Konfliktschwellenwerte und den Pfad für das dynamische Spurwechsehnanöver wird für jedes Objektfahrzeug 3200 eine Kollisionsrisikobewertung durchgeführt (540), die mit der Einzelobjektauswertung und Kategorisierung (520) für das Objektfahrzeug/die Objektfahrzeuge 3200 in Verbindung steht. Die jedem Objektfahrzeug 3200 zugehörige Kollisionsrisikobewertung wird in jedem der zukünftigen Zeitschritte ermittelt. Das Durchführen der Kollisionsrisikobewertung umfasst vorzugsweise das Erzeugen einer Kollisionsrisikoinformation, die tabellarisiert werden kann, wie es z. B. hierin in Bezug auf Tabelle 1 nachstehend gezeigt ist.
Das Kollisionsrisikobewertungsschema 500 basiert auf projizierten relativen Trajektorien, die durch drei Hauptfaktoren ermittelt werden: projiziertes Verhalten des Objektfahrzeugs/der Objektfahrzeuge 3200, Straßenänderungen und eigenes Verhalten des betreffenden Fahrzeugs 3100. Der Ort/die Orte des Objektfahrzeugs/der Objektfahrzeuge 3200 wird/werden relativ zu einer projizierten Trajektorie des betreffenden Fahrzeugs 3100 in zukünftigen Zeitschritten vorhergesagt. Die projizierten relativen Trajektorien werden für das Objektfahrzeug/die Objektfahrzeuge 3200 einschließlich z. B. projizierter Geschwindigkeitsprofile für jedes Objektfahrzeug 3200 ermittelt, die Beschleunigung, Geschwindigkeitsverringerung und starkes Bremsen während der Zeitperiode des Ausführens des Spurwechsels angeben. Das Kollisionsrisikobewertungsschema 500 umfasst, dass bevorstehende Abweichungen der Straße, die ein Abspalten/Zusammenführen von Spuren, Krümmungen und eine quer geneigte Straße umfassen, und eine nichtlineare gewünschte Trajektorie des betreffenden Fahrzeugs 3100 während des Spurwechsels überwacht werden und diesen Rechnung getragen wird.
Die Kollisionsrisikobewertung wird für jedes Objektfahrzeug 3200 in Verbindung mit der Einzelobjektauswertung und Kategorisierung (520) für das Objektfahrzeug/die Objektfahrzeuge 3200, der Ortszusammenfassung des betreffenden Fahrzeugs 3100 (530), dem Konfliktschwellenwert, dem Pfad für das dynamische Spurwechselmanöver durchgeführt (540). Vorzugsweise werden zwei Kriterien zum Bewerten des Kollisionsrisikos verwendet. Das erste Kriterium umfasst eine Längsprojektion, wobei die Längs-, d. h. die X-Achse, parallel zur Trajektorie des betreffenden Fahrzeugs 3100 definiert ist. Ein Objektfahrzeug 3200 wird als potentielles Risiko bezeichnet, wenn ermittelt wird, dass es sich in den nächsten 6 Sekunden in Längsrichtung nahe, d. h. innerhalb eines zulässigen Spielraums, bei dem betreffenden Fahrzeug 3100 befindet. Es wird eine Kinematikgleichung zweiter Ordnung verwendet, um zulässige Spielräume für die Vorderseite des Fahrzeugs (Front) und die Hinterseite des Fahrzeugs zu ermitteln wie folgt.
Der Term x ist eine Längsrelativdistanz zwischen dem betreffenden Fahrzeug 3100 und dem Objektfahrzeug 3200, der Term u ist die Längsrelativgeschwindigkeit zwischen dem betreffenden Fahrzeug 3100 und dem Objektfahrzeug 3200 mit der Einheit Meter pro Sekunde, und der Term a_x ist die Längsrelativbeschleunigung mit der Einheit Meter pro Sekunde pro Sekunde. Die Relativdistanz, die Relativgeschwindigkeit und die Relativbeschleunigung werden zwischen dem betreffenden Fahrzeug 3100 und jedem Objektfahrzeug 3200 definiert.
Zulässige Längsspielräume, die einen vorderen Spielraum und einen hinteren Spielraum umfassen, werden wie folgt definiert, um zu ermitteln, ob das betreffende Fahrzeug 3100 und jedes Objektfahrzeug 3200 zu nahe beieinander liegen, d. h. ob ein Kollisionsrisiko besteht. Der vordere Spielraum wird wie folgt berechnet: Vorderer Spielraum = max(SVLonSpd·1/2, L m) [2] wobei SVLonSpd die Längsgeschwindigkeit des betreffenden Fahrzeugs 3100 ist. Im Speziellen ist der vordere Spielraum der Maximalwert der Distanz, die das betreffende Fahrzeug 3100 in 0,5 Sekunden fährt (SVLonSpd·0,5) und eine feste Distanz von L Meter. Die feste Distanz von L Meter beträgt bei einer Ausführungsform 10 Meter.
Der hintere Spielraum wird wie folgt berechnet. Hinterer Spielraum = max(SVLonSpd·1/3, 8) [3] im Speziellen ist der hintere Spielraum der Maximalwert der Distanz, die das betreffende Fahrzeug 3100 in 0,33 Sekunden fährt (SVLonSpd·0,33) und eine feste Distanz von L2 Meter. Die feste Distanz von L2 Meter beträgt bei einer Ausführungsform 8 m.
Das zweite Kriterium umfasst eine Querprojektion des Objektfahrzeugs 3200 mit einer Querachse, die als orthogonal zu der Trajektorie des betreffenden Fahrzeugs 3100 in der zweidimensionalen Ebene definiert ist. Es wird angenommen, dass die seitlichen Versätze von Zielen relativ zu dem Pfad der Fahrspuren unverändert bleiben. Hier werden die vorhergesagten relativen seitlichen Positionen des Objektfahrzeugs 3200 von den projizierten zukünftigen seitlichen Verschiebungen des betreffenden Fahrzeugs 3100 entlang seines gewünschten Spurwechselpfads subtrahiert, der dynamisch gemäß dem aktuellen Fahrzeugstatus und der Lenkeingangsposition erzeugt wird.
Es kann ein Kollisionsrisiko, das mit dem zweiten Kriterium in Verbindung steht, für ein Objektfahrzeug 3200 identifiziert werden, wenn sich das Objektfahrzeug 3200 in der Richtung des beabsichtigten Spurwechsels seitlich nahe bei dem betreffenden Fahrzeug 3100 befindet, z. B. wenn das Objektfesrzeug 3200 die Zielspur des betreffenden Fahrzeugs 3100 einnimmt. Dies wird als Auftreten einer seitlichen Überschneidung bezeichnet. Es kann eine Fahrbahninformation verwendet werden, wenn Objekte auf einer kurvigen Straße auf eine gerade Straße abgebildet werden. Der seitliche Versatz des betreffenden Fahrzeugs 3100 von dem Spurzentrum, die Ausrichtung des betreffenden Fahrzeugs hinsichtlich der Spurrichtung und die Host-Spurkrümmung werden alle 50 ms aktualisiert.
Eine korrekte virtuelle Referenz der Umgebung ist nützlich, um korrekt zu ermitteln, auf welcher Spur das Objektfahrzeug/die Objektfahrzeuge 3200 fährt/fahren. Somit umfasst jeder Schritt vorzugsweise eine kontinuierliche Transformation der XY-Koordinate, die durch das betreffende Fahrzeug 3100 und relativ zu der Fahrbahnoberfläche, entweder gerade Linie oder Krümmung, definiert ist. Bei einem Spurwechselmanöver bewegt sich das betreffende Fahrzeug 3100 über eine Spurmarkierung, wobei sich das betreffende Fahrzeug 3100 möglicherweise nicht in der Mitte der Spur befindet, und somit eine Änderung des Referenzkoordinatensystems für eine geeignete Entscheidungsfindung notwendig ist. Der Ursprung und die Ausrichtung des betreffenden Fahrzeugs 3100 ändern sich mit der Zeit. Vorzugsweise befindet sich die Referenzkoordinate in der Mitte der Fahrspur des betreffenden Fahrzeugs 3100, wobei die Längsachse Y mit der Fahrspur ausgerichtet ist. Wenn unter Verwendung des Systems einer räumlichen Überwachung Messungen durchgeführt werden, können die relativen Koordinaten jedes Objektfahrzeugs 3200 dementsprechend mit einer geometrischen Rotation und Verschiebung verfolgt werden.
Hinsichtlich der Genauigkeiten von Fahrbahnmessungen gilt Krümmung ≤ Ausrichtung (bei x = 0) ≤ seitlicher Versatz (bei x = 0) [4]
Eine fahrzeugeigene Messung (x, y) ist die relative Position von Sensoren und eine Objektvereinigung. Die Ausrichtung ist als der Winkel beginnend von der x-Achse zu einer Tangente des Pfads an der aktuellen Position des betreffenden Fahrzeugs 3100 definiert. Die Koordinate (x', y') wird durch Drehen an dem Schwerpunkt des betreffenden Fahrzeugs 3100 und Ausrichten der Längsrichtung mit der Fahrbahn erhalten. Der Ursprung wird zu einem Zentrum der momentanen Host-Spur zurück verschoben, um die Koordinate (X, Y) in einem virtuellen Fahrzeugrahmenwerk auszurichten, wobei ein virtuelles betreffendes Fahrzeug 3100 entlang der Mittellinie der aktuellen Spur mit einer aktuellen Geschwindigkeit fährt. Der letzte Schritt der Vorbereitung umfasst das Projizieren der Objektfahrzeugbewegung auf gerade Spuren parallel zu der Host-Spur. Dadurch können die Interaktionen zwischen der Straßenkomplexität und der Zielbewegung entkoppelt werden. Das Lenken aller sich bewegender Fahrzeuge aufgrund der Straßenprofiländerung wird von ihrer Relativbewegung weggenommen.
12 zeigt einen beispielhaften Kollisionsrisikobewertungsprozess (540). Vorzugsweise erfasst und analysiert das LXACC 330 alle 50 ms Daten für jedes Objektfahrzeug 3200 und berechnet es den vorderen und hinteren für jedes Spielraum Objektfahrzeug 3200 alle 100 ms. Es wird eine Spanne von potentiellen Betriebsverhalten für jedes Objektfahrzeug 3200 ausgewählt, die bei einer Ausführungsform potentielle Längsbeschleunigungsraten umfassen. Die ausgewählten Längsbeschleunigungsraten umfassen eine momentane Beschleunigungsrate, ein leichtes Bremsen und ein starkes Bremsen. Bei einer Ausführungsform wird das leichte Bremsen mit 0,02 g definiert und wird das starke Bremsen mit 0,2 g definiert (541). In Abhängigkeit von den Fahrzeugdynamikfähigkeiten können andere ausgewählte Beschleunigungsraten verwendet werden. Basierend auf der momentanen Längsdistanz x, der Längsrelativgeschwindigkeit u und der Längsrelativbeschleunigung a_x unter drei Sätzen von Bedingungen für die Beschleunigung für Zeitperioden einer Projektion in die Zukunft von 100 ms bis 6,0 Sekunden in 100 ms-Intervallen basierend auf einem vorbestimmten Fahrzeugmodell wird der Ort jedes Objektfahrzeugs 3200 projiziert und wird eine Längsrelativdistanz LOV(t) zwischen dem betreffenden Fahrzeug 3100 und jedem Objektfahrzeug 3200 projiziert (543). Ein beispielhaftes Kinematikfahrzeugmodell ist wie folgt ausgeführt. LOV(t) = x + u·(t) + 0,5a_x·(t)² [5]
Die projizierte Längsrelativdistanz LOV(t) für jede der Zeitperioden für jeden Satz von Beschleunigungsbedingungen wird mit dem vorderen Spielraum und dem hinteren Spielraum verglichen, um jede Längsüberschneidung mit dem vorderen Spielraum oder dem hinteren Spielraum in den bevorstehenden sechs Sekunden zu detektieren (545). Wenn ein Risiko einer Längsüberschneidung identifiziert wird, wird ausgewertet, ob es eine seitliche Überschneidung gibt (546). Es wird ein Risiko einer Kollision mit jedem Objektfahrzeug 3200 identifiziert, wenn die projizierte Längsrelativdistanz LOV(t) in den nächsten sechs Sekunden in dem vorderen Spielraum oder dem hinteren Spielraum liegt und es eine seitliche Überschneidung gibt (547). Die Klassifizierungskriterien werden für vordere und hintere Objekte gespiegelt, da der gleiche Bremsaufwand an vorderen Objektfahrzeugen und hinteren Objektfahrzeugen hinsichtlich Relativdistanzen verschiedene Auswirkungen hat. Eine Risikobewertung umfasst das Klassifizieren des Kollisionsrisikos als kein Risiko, geringes Risiko, mittleres Risiko oder hohes Risiko.
Es liegt kein Kollisionsrisiko vor, wenn es keine Kombination von Längsüberschneidung zwischen dem vorderen Spielraum oder dem hinteren Spielraum und der projizierten Längsrelativdistanz LOV(t) und keine seitliche Überschneidung gibt, wie es für jede der Zeitperioden für jeden Satz von Beschleunigungsbedingungen ausgewertet wird, die eine feste Beschleunigung, ein leichtes Bremsen und ein starkes Bremsen umfassen. Es liegt ein geringes Kollisionsrisiko vor, wenn es eine Kombination von seitlicher Überschneidung und Längsüberschneidung zwischen dem vorderen Spielraum oder dem hinteren Spielraum und der projizierten Längsrelativdistanz LOV(t) für irgendeine der Zeitperioden gibt, und zwar nur, wenn die Beschleunigungsbedingungen ein starkes Bremsen umfassen.
Es liegt ein mittleres Kollisionsrisiko vor, wenn es eine Kombination von seitlicher Überschneidung und Längsüberschneidung zwischen dem vorderen Spielraum oder dem hinteren Spielraum und der projizierten Längsrelativdistanz LOV(t) für irgendeine der Zeitperioden gibt, wenn die Beschleunigungsbedingungen ein leichtes Bremsen und ein starkes Bremsen umfassen.
Es liegt ein hohes Kollisionsrisiko vor, wenn es eine Kombination von seitlicher Überschneidung und Längsüberschneidung zwischen dem vorderen Spielraum oder dem hinteren Spielraum und der projizierten Längsrelativdistanz LOV(t) für irgendeine der Zeitperioden unter einer beliebigen der Beschleunigungsbedingungen gibt.

Eine beispielhafte Kollisionsrisikobewertungstabelle (549) ist in Tabelle 1 gezeigt: Tabelle 1

	Objektfahrzeug 3200
Kollisionsrisiko	Feste Beschleunigung	Leichtes Bremsen (–0,02 g)	Starkes Bremsen (0,2 g)
Vorderes Objekt
Kein Risiko	-Nein-	-Nein-	-Nein-
Geringes Risiko	-Nein-	-Nein-	-Ja-
Mittleres Risiko	-Nein-	-Ja-	-Ja-
Hohes Risiko	-Ja-	-Ja	-Ja-
Hinteres Objekt
Kein Risiko	-Nein-	-Nein-	-Nein-
Geringes Risiko	-Ja-	-Nein-	-Nein-
Mittleres Risiko	-Ja-	-Ja-	-Nein-
Hohes Risiko	-Ja-	-Ja-	-Ja-

wobei -Ja- angibt, dass in den nächsten 6 Sekunden ein Kollisionsrisiko besteht und -Nein- angibt, dass in den nächsten 6 Sekunden kein Kollisionsrisiko besteht.

Dann wird eine Ortszusammenfassung des betreffenden Fahrzeugs 3100 ermittelt (530). Vorzugsweise wird der umgebende Ort des betreffenden Fahrzeugs 3100 in sechs Bereiche aufgeteilt, die eine vordere Host-Spur, eine mittlere Host-Spur, eine hintere Host-Spur, eine vordere Zielspur, eine seitliche Zielspur und eine hintere Zielspur umfassen. Es wird ein einzelnes Maß für das Niveau des Kollisionsrisikos für die sechs Bereiche verwendet, um alle einzelnen Objektkategorien zusammenzufassen. Die resultierenden sechs Maße werden in Bezug auf eine Objektdetektion relativ stabiler. Wenn beispielsweise ein Objektfahrzeug 3200 an einer Auffahrt auf die vordere Zielspur einschert, während ein anderes Objektfahrzeug 3200 gleichzeitig die Schnellstraße verlässt, wird das Ortsmaß nicht zu Ein und Aus. Dies hilft beim Verhindern eines unerwünschten Aussendens einer temporären Straßenverfügbarkeit. Ungeachtet der Quantität eines gültigen Objektfahrzeugs/gültiger Objektfahrzeuge 3200 und anderer naher Objekte wird die Risikobewertung für jeden der Bereiche auf einer fortlaufenden Basis ermittelt.
Ein Festlegen der Risikotoleranzregeln umfasst, dass für das betreffende Fahrzeug 3100 ermittelt wird, ob ein Spurwechselmanöver angefordert wurde, ob ein Spurwechselmanöver gestartet wurde und ob nach dem Anfordern und Initiieren des Spurwechselmanövers eine Spurgrenze überquert wurde. Dementsprechend wird eine konservative Risikotoleranz, eine moderate Risikotoleranz oder eine aggressive Risikotoleranz ausgewählt (536).
Die Spurwechselsteuerungsentscheidungsfindung umfasst, dass in Ansprechen auf die Kollisionsrisikobewertung angesichts der Risikotoleranzregeln eine Erlaubnis zum Ausführen und/oder Abschließen des angeforderten Spurwechselmanövers gewährt oder abgelehnt wird (550). Die Erlaubnis für das betreffende Fahrzeug 3100 zum Starten und/oder Abschließen eines angeforderten Spurwechselmanövers wird auf der Grundlage der Kollisionsrisikobewertung und der Risikotoleranzregeln gewährt oder abgelehnt. Das Kollisionsrisikobewertungsschema wird vorzugsweise laufend während des Fahrzeugbetriebs ausgeführt, was eine Ausführung vor und während eines autonomen Spurwechselmanövers bis zu einem Abschluss hiervon umfasst, wobei die Trajektorie des betreffenden Fahrzeugs 3100 berücksichtigt wird.
Somit wird nach einem Befehlen eines Spurwechselmanövers ermittelt, ob ein Spurwechsel gestartet wurde und ob eine Spurgrenze überquert wurde. Auf der Grundlage davon wird die konservative Risikotoleranz, die moderate Risikotoleranz oder die aggressive Risikotoleranz ausgewählt (536). Die konservative Risikotoleranz lässt die Ausführung des angeforderten Spurwechselmanövers nur zu, wenn in den jüngsten 0,3 Sekunden kein Kollisionsrisiko vorlag. Die moderate Risikotoleranz lässt die Ausführung des angeforderten Spurwechselmanövers nur zu, wenn das Kollisionsrisiko gering ist oder kein Risiko besteht. Die aggressive Risikotoleranz lässt eine Ausführung des angeforderten Spurwechselmanövers nur zu, wenn ein mittleres oder geringes Kollisionsrisiko vorliegt. Die Kollisionsrisikobewertung wird bei einer Ausführungsform für jede 100 ms-Periode durchgeführt (540), wobei für jedes Objektfahrzeug 3200 innerhalb eines Sichtfelds des betreffenden Fahrzeugs 3100 sechs Sekunden in die Zukunft projiziert werden, und wobei die geeignete Risikotoleranz dementsprechend auf jede Bewertung angewandt wird, ob ein Spurwechsel begonnen hat und ob eine Spurgrenze überquert wurde. Potentielle Resultate des Kollisionsrisikobewertungssteuerschemas (500) umfassen das Zulassen des Spurwechselmanövers, das Verhindern des Spurwechselmanövers oder das Warnen des Bedieners vor dem Starten des Spurwechselmanävers, das Abbrechen des gestarteten Spurwechselmanövers und das Zurückkehren auf die ursprüngliche Spur und das Abbrechen des gestarteten Spurwechselmanövers und das Mitteilen und Anfordern einer Bedienermaßnahme.
13 zeigt eine Ausführungsform des beispielhaften Steuerschemas 500', das durch das LXACC-System 330 ausgeführt wird, um eine Kollisionsrisikobewertung vor einem und während eines Spurwechselmanövers auszuführen und anzuwenden, wobei die Kollisionsrisikoklassifizierung verwendet wird, die in Tabelle 1 gezeigt ist. Eine Spurwechselentscheidungsfndung umfasst eine Erlaubnis zum Ausführen und/oder Abschließen eines Spurwechselmanövers und steht mit der Kollisionsrisikobewertung und der Ortszusammenfassung des betreffenden Fahrzeugs 3100 in Verbindung.
Im Betrieb analysiert das Kornsionsrisikobewertungsschema 500 die Spur- und Verkehrsinformation und vergleicht sie mit dem gewünschten Spurwechselpfad, der auf der Grundlage des Status und des Orts des betreffenden Fahrzeugs 3100 konstant vorhergesagt wird. Wenn eine Kollision vorhergesagt wird, wenn ein Spurwechsel angefordert wird, wird das Manöver temporär gestoppt, bis die in Beziehung stehenden Spuren leer sind oder genügend räumliche Sicherheitsspielräume aufweisen, um diese Aktion auszuführen. Wenn eine Kollision während des Spurwechsels vorhergesagt wird, gibt es zwei Optionen einer Abbrechaktion für das Manöver, die von der dann aktuellen Situation abhängen. Das LXACC-System 330 zwingt das Fahrzeug, auf seine ursprüngliche Spur zurückzukehren, wann immer dies sicher erfolgen kann; andernfalls wird der Spurwechsel abgebrochen und wird die Steuerung an den Fahrzeugbediener übergeben.
14 und 15 zeigen schematisch eine Fahrbahn einschließlich eines betreffenden Fahrzeugs 3100 und eines Objektfahrzeugs 3200 über der Zeit während der Ausführung eines Spurwechselmanövers gemäß dem hierin beschriebenen Kollisionsrisikobewertungsschema 500. Die ganzen Zahlen 1, 2, 3, 4, 5 und 6 geben die verstrichene Zeit in Sekunden an, und die Fahrzeuge geben Orte des betreffenden Fahrzeugs 3100 und des Objektfahrzeugs 3200 zu entsprechenden Zeitpunkten an. 14 zeigt, dass das betreffende Fahrzeug 3100 nach 4 Sekunden einen Ort einnimmt und das Objektfahrzeug 3200 den gleichen Ort nach 6 Sekunden einnimmt. Das Kollisionsrisikobewertungsschema gibt ein zulässiges Spurwechselmanöver an. 15 zeigt, dass das betreffende Fahrzeug 3100 einen Ort nach 4 Sekunden einnimmt und das Objektfahrzeug 3200 den gleichen Ort nach 5 Sekunden einnimmt. Das Kollisionsrisikobewertungsschema gibt kein zulässiges Spurwechselmanöver an und bewirkt, dass das LXACC-System 330 das Spurwechselmanöver stoppt oder abbricht.
16 zeigt ein beispielhaftes Zielfahrzeugfolgeregelungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Zielfahrzeugfolgeregelungssystem 100 umfasst ein Host-Fahrzeug 110, eine Erfassungseinrichtung 115, ein Zielobjektfolgeregelungsmodul 120, ein Bremssteuermodul 130 und ein Antriebsstrangausgangsdrehmomentsteuermodul 140. Ferner ist ein Zielfahrzeug 150 gezeigt. Die verschiedenen Module sind zu Zwecken des Beschreibens der Auswirkung der verschiedenen Module auf v separat von dem Host-Fahrzeug 110 dargestellt; es sei jedoch angemerkt, dass diese Module entweder physikalisch in dem Host-Fahrzeug 110 angeordnet sind oder dem Host-Fahrzeug 110 beispielsweise über ein Kommunikationsnetz zur Verfügung stehen. Das Host-Fahrzeug 110 fährt mit einer Geschwindigkeit v und die Sensoren in dem Host-Fahrzeug 110 erzeugen ein Signal, das v beschreibt. Das Zielfahrzeug 150 fährt mit einer Geschwindigkeit v_T. Die Erfassungseinrichtung 115, die in dem Host-Fahrzeug 110 eingebaut ist, sammelt Daten bezüglich r und r_dot. Das Zielobjektfolgeregelungsmodul 120 überwacht Eingänge von v, r und r_dot. Unter Anwendung der hierin beschriebenen Verfahren gibt das Modul 120 einem Beschleunigungsbefehl (a_cmd) aus, der eine gewünschte Änderung von v beschreibt. In Abhängigkeit von dem Betrag und dem Vorzeichen von ad, die einer gewünschten Erhöhung oder Verringerung von v entsprechen, geben das Bremssteuermodul 130 und das Antriebsstrangausgangsdrehmomentsteuermodul 140 einen Bremsbefehl von dem Modul 130, der die Bremsen aktiviert, um eine Verlangsamungskraft auf die Räder der Fahrzeuge aufzubringen; einen Ausgangsdrehmomentbefehl von dem Modul 140, der die Torsionskraft ändert, die über den Triebstrang auf die Räder aufgebracht wird; oder beides aus. Die Auswirkungen der Befehle von den Modulen 130 und 140 betreffen den Betrieb des Host-Fahrzeugs 110 und die resultierende v. Auf diese Weise regelt das Zielfahrzeugfolgeregelungssystem 100 v in einem Regelkreis auf der Grundlage von v, r und r_dot.
Das Antriebsstrangausgangsdrehmomentsteuermodul 140 steuert verschiedene Komponenten des Antriebsstrangs, um das auf die Räder des Fahrzeugs aufgebrachte Ausgangsdrehmoment zu beeinflussen. Auf diese Weise kann v innerhalb bestimmter Grenzen in Abhängigkeit von den Gegebenheiten des eingesetzten Antriebsstrangs gesteuert werden. Bei einem Antriebsstrang, der eine Brennkraftmaschine umfasst, können Änderungen des Ausgangsdrehmoments durch eine einfache Änderung der Drosseleinstellung beeinflusst werden. Gewünschte Erhöhungen von v können durch Anfordern eines größeren Ausgangsdrehmoments erreicht werden. Ein Fachmann wird erkennen, dass das Vorschreiben solcher Änderungen der Drosseleinstellung relativ länger dauert als bei Änderungen des Ausgangsdrehmoments von einer Maschine. Beispielsweise kann das Zünd-Timing oder das Kraftstoffeinspritzungs-Timing geändert werden, um das Ausgangsdrehmoment schneller temporär zu reduzieren, indem der Wirkungsgrad der Verbrennung in der Maschine reduziert wird. Bei einem Antriebsstrang, der einen Elektromotor oder Motoren umfasst, kann das Ausgangsdrehmoment in einem Hybridantrieb-Antriebsstrang beispielsweise vermindert werden, indem der Drehmomentbeitrag einer elektrischen Maschine reduziert wird. Es sei angemerkt, dass bei solch einem Antriebsstrang ein Elektromotor in einem Generatormodus betrieben werden kann, wobei ein Ausgangsdrehmoment in Rückwärts- oder Bremsrichtung aufgebracht wird und auf diese Weise eine Rückgewinnung von Energie für eine Energiespeichereinrichtung ermöglicht wird. Die beschriebenen Ausführungsformen zeigen eine Anzahl von Beispielen, durch die Ausgangsdrehmomentänderungen befohlen werden können. In der Technik sind viele Verfahren zum Andern des Ausgangsdrehmoments bekannt, und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein.
Die Erfassungseinrichtung 115 stellt einen Datenstrom einer Information bereit, der zumindest r und r_dot umfasst. Die Erfassungseinrichtung 115 kann einen einzelnen Sensor, einen einzelnen Sensor kombiniert mit eifern Prozessor, mehrere Sensoren oder eine beliebige andere bekannte Ausgestaltung darstellen, die den erforderlichen Datenstrom erzeugen kann. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst bekannte Radareinrichtungen. Die an dem Host-Fahrzeug angebrachte Radareinrichtung detektiert r (die Distanz zwischen den beiden Fahrzeugen) und r_dot (Relativgeschwindigkeit des Zielfahrzeugs in Bezug auf das Host-Fahrzeug) zur Verwendung durch das Zielfahrzeugfolgeregelungssystem.
Wie oben beschrieben gibt das Zielobjektfolgeregelungsmodul 120 Daten bezüglich der Bedingungen auf der Spur vor dem Host-Fahrzeug ein, wobei zumindest r, r_dot und v überwacht werden. Der Ausgang 5d des Moduls 120 ist nützlich, um das Fahrzeug in gewünschte Betriebsbereiche in Bezug auf das Zielfahrzeug zu steuern. Das Modul 120 kann ein Programm oder eine Anzahl von Programmen zum Verwenden der Eingänge umfassen, wobei kalibrierte Beziehungen und gewünschte Werte argewandt werden, um den notwendigen Abgleich des Fahrzeugs entweder mit statischen Spurbedingungen oder dynamischen Spurbedingungen zu erreichen. Hierin nachstehend werden beispielhafte Ausführungsformen dieser Programmierung beschrieben, wobei jedoch angemerkt sei, dass die gesamten hierin beschriebenen Verfahren durch eine Anzahl von verschiedenen Programmierausführungsformen erreicht werden können, die danach streben, den ermöglichten Abgleich zwischen Sicherheit, Fahrverhalten und anderen Anliegen, die bei einer ACC in einem sich bewegenden Fahrzeug notwendig sind, zu erreichen. Programmiertechniken und Verfahren für eine Datenveränderung sind in der Technik weithin bekannt, und diese Offenbarung soll nicht auf die bestimmten hierin beschriebenen beispielhaften Programmierausführungsformen beschränkt sein.
Wie oben beschrieben ist die ACC ein Verfahren, durch das eine Host-Fahrzeuggeschwindigkeit gemäß einer gewünschten Geschwindigkeit, wie bei einer gewöhnlichen Geschwindigkeitsregelung, geregelt wird, und zusätzlich eine Geschwindigkeitsregelung basierend auf einem Aufrechterhalten einer bestimmten Entfernung zu einem Zielfahrzeug vor dem Host-Fahrzeug durchgeführt wird. Das Auswählen einer Referenzgeschwindigkeit auf der Grundlage der Zielfahrzeugposition und einer Relativgeschwindigkeit zu dem Host-Fahrzeug basiert auf einer gewünschten Entfernung. Die Auswahl der gewünschten Entfernung, für die das Fahrzeug geregelt wird, wird über einen Kalibrierungsprozess erreicht, wobei die Entfernung zwischen Fahrzeugen auf der Grundlage von Werten festgelegt wird, die eine Anzahl von Vorlieben abgleichen, was ohne Einschränkung das Abgleichen vernünftiger. Distanzen für Sicherheitsbelange des Bedieners umfasst. Die Regelung gemäß den gewünschten Entfernungswerten kann viele Formen annehmen. Eine Ausführungsform umfasst das Verwenden einer Sliding-Mode-Regelung, eine Regelungstechnik, die den Zustand des Systems in eine gewünschte Trajektorie bringt, wobei die Entfernung in einen gewünschten Wert überführt wird, genannt Gleitfläche (sliding surface). Bei ACC-Anwendungen umfasst der Zustand Entfernung und Geschwindigkeit des Fahrzeugs, und der Entfernung-Geschwindigkeit-Zustand soll der gewünschten Trajektorie folgen. Die Sliding-Mode-Regelung ermöglicht dem ACC-System, seinen Entfernung Geschwindigkeit-Zustand an dem gewünschten Geschwindigkeitsprofil zu halten, was äquivalent zu der Gleitfläche ist.
Es ist ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben eines Zielfahrzeugfolgeregelungssystems offenbart. Die Regelungsprogrammierung berechnet zuerst die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs von den Sensorsignalen wie folgt. v_T = v + ṙ [6]
Der Regelungsalgorithmus ermittelt dann die Referenz-Host-Fahrzeuggeschwindigkeit v_r(r, v_T), die eine Funktion der Entfernung r und der Zielfahrzeuggeschwindigkeit v_T ist.
Die Regelungszielsetzung des Zielfahrzeugfolgeregelungssystems ist, die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit v gleich zu halten wie die Referenzgeschwindigkeit v_r(r, v_T). Durch die folgende Gleichung kann ein Geschwindigkeitsfehler zwischen der Referenzgeschwindigkeit und der Host-Fahrzeuggeschwindigkeit definiert werden. ε:e = v_r(r, v_T) – v [7]
Die Regelungszielsetzung kann erreicht werden, indem die Sliding-Mode-Regelung durch Auswählen der Gleitfläche als e verwendet wird.
Um die Sliding-Mode-Regelung abzuleiten, kann man zuerst die Längsdynamik des Host-Fahrzeugs berücksichtigen. Wenn ein Beschleunigungsbefehl a_cmd angewandt wird, kann die Längsbewegungsgleichung des Fahrzeugs durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. v . = a_cmd – d [8]
Es wird angenommen, dass der Wert von d unbekannt, jedoch eine konstante Störgröße ist, die Straßengradient und Luftwiderstand darstellt. Eine Lyapunov-Funktion kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. V = 1 / 2γ_Ie² + 1 / 2(q – d)²[9]
Der Term γ_I > 0 ist die Integralregelungsverstärkung und q ist die Integration des Geschwindigkeitsfehlers, d. h. q . = γ_Ie . Die zeitliche Ableitung der Lyapunov-Funktion, die in Gleichung 9 ausgedrückt ist, kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. V . = γ_Ieė + (q – d)q . = γ_Ie(ė + q – d) [10]
Die zeitliche Ableitung von Gleichung 7 kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. ė = d / dtv_r(r, v_T) – v . [11]
Durch Einsetzen von Gleichung 8 in Gleichung 11 kann die folgende Gleichung ausgedrückt werden. ė = d / dtv_r(r, v_T) – a_cmd + d [12]
Daher kann Gleichung 10 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: V . = γ_Ie{ d / dtv_r(r, v_T) – a_cmd + q} [13] wobei q . = γ_Ie .
Nun wird das folgende Regelungsgesetz _acmd = a_r + γ_pe + q [14] ausgewählt, wobei a_r = d / dtv_r(r, v_T), γ_p > 0 und q . = γ_Ie , wobei Gleichung 13 dann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden, kann. V . = –γ_Iγ_pe² < 0, ∀e ≠ 0, (d – q) ≠ 0 [15]
Daher garantiert Gleichung 14, das Regelungsgesetz, dass sich der Fehler e für die Gleitfläche Null nähert, wenn die Zeit gegen unendlich geht. Sobald sich der Zustand an der Fläche befindet, wird die Trajektorie daher zu einem stabilen invarianten Satz und bleibt der Zustand an der Fläche.
In Bezug auf die Auswahl der v_r qualifiziert sich ein Geschwindigkeitsprofil v_r(r, v_T), dass die folgenden zwei Bedingungen erfüllt, für das Referenz-Host-Fahrzeuggeschwindigkeitsprofil. v_T = v_r(r_T, v_T) [16] (r – r_T)(v_r – v_T) > 0 ∀r ≠ r_T [17]
Gleichung 16 gibt an, dass das Profil durch den Gleichgewichtspunkt (r_T, v_T) führen sollte, und Gleichung 17 ist die ausreichende Bedingung für die Stabilität des Systems an dem Profil wie nachstehend erläutert. Unter der Annahme, dass sich der Entfernung-Geschwindigkeit-Zustand bereits an dem Profil befindet und die Regelungsprogrammierung den Zustand an dem Profil hält, kann die folgende Gleichung wie folgt ausgedrückt werden. v = v_r(r, v_T) [18]
Um die Stabilität des Systems an dem Profil zu studieren, kann man den Entfernungsfehler durch die folgende Gleichung definieren. r ~ als: r ~ = r – r_T [19]
Da die Geschwindigkeit an der Kurve eine abhängige Variable der Entfernung ist, weist das System an der Kurve nur einen Zustand auf. Wenn man eine Lyapunov-Funktion definiert, die in Bezug auf den Entfernungsfehler positiv definit ist V = 1 / 2(r – r_T)², [20] kann die zeitliche Ableitung von Gleichung 14 durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. d / dtV = (r – r_T)ṙ = –(r – r_T){v_r(r, v_T) – v_T} [21]
Wenn das Geschwindigkeitsprofil den Gleichungen 16 und 17 entspricht, ist die in Gleichung 21 ausgedrückte zeitliche Ableitung der Lyapynov-Funktion in Bezug auf den Entfernungsfehler negativ definit, und somit ist das System asymptotisch stabil.
Es kann ein sicherheitskritisches Geschwindigkeitsprofil für die v_r definiert werden, das ein minimales r beschreibt, das für eine gegebene v_r aufrecht erhalten werden muss. 17 zeigt graphisch ein beispielhaftes sicherheitskritisches Geschwindigkeitsprofil gemäß der vorliegenden Offenbarung. Ein bevorzugtes Verfahren zum Definieren einer sicheren Entfernung ist das Verwenden eines Zeitabstands τ. Der Zeitabstand ist ein Konstrukt, das als die Zeit definiert ist, bis das Host-Fahrzeug das Zielfahrzeug schneidet, wenn das Zielfahrzeug sofort stoppt und das Host-Fahrzeug seine aktuelle Geschwindigkeit aufrecht erhält. Eine einfache Gleitfläche (Referenzgeschwindigkeitsprofil) ist die konstante Zeitabstandslinie selbst, die in 17 gezeigt ist. Diese konstante Zeitabstandslinie kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden. v_r = v_T + (r – r_T)/τ [22]
Wenn sich der Geschwindigkeit-Entfernung-Zustand an der Gleitfläche befindet, bleibt der Zustand an der Gleitfläche, während der Zeitabstand aufrecht erhalten wird. Die Beschleunigung/Geschwindigkeitsverringerung an der Gleitfläche kann jedoch sehr hoch sein, wenn die Geschwindigkeit höher wird, wie es durch die folgende Gleichung ausgedrückt ist.
Diese hohe Beschleunigung/Geschwindigkeitsverringerung ist in sicherheitskritischen Situationen, wie beispielsweise bei einem plötzlichen Einscheren mit kurzer Entfernung, akzeptabel. Wenn die Entfernung jedoch groß genug ist, wird ein sanfterer Betrieb mit beschränkter Beschleunigung/Geschwindigkeitsverringerung bevorzugt.
17 kann ferner verwendet werden, um zu beschreiben, wie ein Fahrzeug darauf reagiert, dass es sich nicht an dem sicherheitskritischen Geschwindigkeitsprofil befindet. Beispielsweise ermittelt das Steuersystem für einen gemessenen v_T-Wert, ob der existierende r-Wert in dem Gebiet über dem sicherheitskritischen Geschwindigkeitsprofil oder in dem Gebiet unter dem sicherheitskritischen Geschwindigkeitsprofil liegt. Wenn der existierende r-Wert in dem Gebiet über dem Profil liegt, wird eine negative ad erzeugt, um das befohlene Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs zu verringern, die Bremskraft zu aktivieren, oder beides, um r auf den gewünschten Wert r_T zu erhöhen. Wenn der existierende r-Wert in dem Gebiet unter dem Profil liegt, wird eine positive a_cmd erzeugt, um das befohlene Ausgangsdrehmoment des Antriebsstrangs zu erhöhen, um r auf den gewünschten Wert r_T zu verringern.
Wie oben erwähnt ist das Fahrverhalten eines Host-Fahrzeugs, das durch eine ACC betrieben wird, eine wichtige Eigenschaft beim Auswählen von Parametern in einem Zielobjektfolgeregelungsmodul. Das Fahrverhalten wird durch schnelle oder häufige Änderungen der Beschleunigung, starkes Rucken oder andere dynamische Faktoren, die einen sanften Betrieb des Fahrzeugs beeinträchtigen, nachteilig beeinflusst. Für einen sanften Betrieb muss die Beschleunigung/Geschwindigkeitsverringerung auf ein bestimmtes Niveau begrenzt werden. Durch die folgenden Gleichungen kann eine Gleichung ausgedrückt werden, um das Referenzgeschwindigkeitsprofil mit seiner für einen sanften Betrieb begrenzten Beschleunigung/Geschwindigkeitsverringerung zu beschreiben.
18 zeigt graphisch ein beispielhaftes sicherheitskritisches Geschwindigkeitsprofil und ein beispielhaftes Geschwindigkeitsprofil eines sanften Betriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das sicherheitskritische Geschwindigkeitsprofil, das in Bezug auf 17 beschrieben ist, bleibt für das Steuern des Fahrzeugs wichtig. Das Fahrzeug muss in dem Fall, dass das Zielfahrzeug stoppt, ohne Kollision stoppen können. Das gezeigte Geschwindigkeitsprofil eines sanften Betriebs fügt jedoch einen Puffer oder einen Sicherheitsspielraum bei höheren Geschwindigkeiten hinzu, der eine entsprechende Entfernung um einen immer größeren Wert erhöht, umso höher die Geschwindigkeiten werden. Dieser Puffer und die resultierende größere Entfernung gewähren allmählichere Änderungen der Geschwindigkeit und Beschleunigung, um ein Verletzen des sicherheitskritischen Geschwindigkeitsprofils bei höheren Geschwindigkeiten während dynamischer Bedingungen zu vermeiden.
In Bezug auf 17 wurde der Betrieb des Fahrzeugs in Bezug auf das sicherheitskritische Geschwindigkeitsprofil gemäß zwei Gebieten beschrieben: eines oberhalb und eines unterhalb des Profils. In Bezug auf 18 kann der Betrieb des Fahrzeugs in drei Gebieten in Bezug auf das sicherheitskritische Geschwindigkeitsprofil und das Geschwindigkeitsprofil eines sanften Betriebs beschrieben werden: Gebiet 1 liegt über dem sicherheitskritischen Geschwindigkeitsprofil; Gebiet 2 liegt unter dem sicherheitskritischen Geschwindigkeitsprofil und dem Geschwindigkeitsprofil eines sanften Betriebs; und Gebiet 3 liegt zwischen dem sicherheitskritischen Geschwindigkeitsprofil und dem Geschwindigkeitsprofil eines sanften Betriebs.
18 zeigt die Verwendung sowohl eines sicherheitskritischen Profils als auch eines Profils eines sanften Betriebs in Abhängigkeit von dem Zustand von Entfernung-Geschwindigkeit und das resultierende Gebiet, in dem das Fahrzeug betrieben wird. Auf der Grundlage der beiden Geschwindigkeitsprofile in 18 kann die Entfernung-Geschwindigkeit-Ebeneverwendet werden, um den Betrieb des Fahrzeugs in die drei genannten Regelungsgebiete zu klassifizieren. Auf diese Weise kann eine Programmierung, die spezifisch für die Anforderungen des bestimmten Gebiets, Eigenschaften, die die Sicherheit beeinflussen, das Fahrverhalten und andere Betriebsbelange ist, verwendet werden, um das erforderliche Ergebnis im Fahrzeugbetrieb zu erreichen.
19 zeigt einen beispielhaften Prozess, durch den das Regelungsgebiet, in dem ein Fahrzeug betrieben wird, ermittelt werden kann, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Gebietsermittlungsprozess 200 wird in Schritt 202 initiiert. In Schritt 204 wird r_T ermittelt. In den Schritten 206 und 210 werden r und v, die gemessene aktuelle Geschwindigkeit des Host-Fahrzeugs, mit den festgelegten Grenzen für Gebiet 1 verglichen, und wenn eine Variable einen Betrieb in Gebiet 1 festlegt, wird in Schritt 208 ein Gebietsindikator auf Eins gesetzt. In Schritt 212 wird v mit den festgelegten Grenzen für Gebiet 2 verglichen, und wenn v einen Betrieb in Gebiet 2 festlegt, wird der Gebietsindikator in Schritt 214 auf 2 gesetzt. In Schritt 216 wird in dem Fall, dass weder Gebiet 1 noch Gebiet 2 festgelegt ist, der Gebietsindikator auf 3 gesetzt. In Schritt 218 endet der Prozess.
Sobald das Regelungsgebiet ermittelt wurde, wird für den Regelungsalgorithmus gemäß dem Gebiet ein anderes Geschwindigkeitsprofil angewandt. Wenn sich der Fahrzeugzustand in Gebiet 1 befindet, ist beispielsweise durch ein plötzliches Einscheren eines langsameren Zielfahrzeugs innerhalb einer kurzen Entfernung ein sofortiges Bremsen, das stark genug ist, erförderlich, um eine Kollision zu vermeiden. In diesem Fall wird das sicherheitskritische Geschwindigkeitsprofil für die Sliding-Mode-Regelung ausgewählt, wie es beispielsweise durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt wird. v₁(r) = 1 / τ(r – r_o) [26]
Wenn sich das Fahrzeug in Gebiet 2 befindet (beispielsweise, wenn das langsamere Zielfahrzeug in einer ausreichend großen Entfernung einschert, besteht keine Notwendigkeit eines stärken Bremsens und wird das Geschwindigkeitsprofil eines sanften Betriebs für die Sliding-Mode-Regelung ausgewählt. Solch ein Übergang kann durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden.
Wenn sich das Fahrzeug in Gebiet 3 befindet, dem Gebiet, das zwischen dem sicherheitskritischen Profil und dem Profil eines sanften Betriebs definiert ist, kann eine konstante Geschwindigkeitsverringerungssteuerung verwendet werden. Solch ein beispielhafter Betrieb kann durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden.
Die Referenzbeschleunigung a_r und die Referenzgeschwindigkeit v_r werden dann gemäß dem identifizierten Regelungsgebiet ausgewählt.
20 zeigt einen beispielhaften Informationsfluss, bei dem eine Referenzbeschleunigung und eine Referenzgeschwindigkeit ermittelt werden können, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Es werden Eingänge überwacht, die r, r_dot und v umfassen. Diese Eingänge werden gemäß hierin beschriebenen Verfahren konditioniert und verarbeitet. Der Betrieb wird gemäß den drei Gebieten, die oben beschrieben wurden, klassifiziert, und es werden auf der Grundlage des klassifizierten Gebiets verschiedene Gleichungen zur Berechnung von a_r und v_r ausgewählt. Die resultierenden Werte von a_r und v_r sind Ausgänge des Flusses.
Sobald die Referenzbeschleunigung und -geschwindigkeit auf der Grundlage des Regelungsgebiets ermittelt wurden, kann eine Geschwindigkeitsregelungsgleichung, wie beispielsweise in Gleichung 14 ausgedrückt, angewandt werden. Dieser Ausdruck kann die Form der folgenden Gleichung annehmen. a_cmd = a_r + γ_p(v_r – v) + q, wobei und q . = γ_I(v – v_r) [31]
21 zeigt schematisch den Betrieb der obigen Verfahren, kombiniert in eine Konfiguration, die die verschiedenen Verfahren durchführt, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Gemäß den oben beschriebenen Verfahren sei angemerkt, dass das dargestellte [engl.: ”illustrates”] System eine Entfernung in Bezug auf ein Zielfahrzeug überwachen kann; eine Entfernungsänderung in Bezug auf das Zielfahrzeug überwachen kann; eine Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs überwachen kann; einen Beschleunigungsbefehl auf der Grundlage der überwachten Entfernung, der überwachten Entfernungsänderung und der überwachten Geschwindigkeit ermitteln kann; und den Beschleunigungsbefehl zum Steuern eines Bremssystems und eines Ausgangsdrehmoments eines Antriebsstrangsystems verwenden kann. Ein Prozess, der den Beschleunigungsbefehl ermittelt, umfasst das Klassifizieren eines aktuellen Betriebs einschließlich einer aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit und der Entfernung gemäß den drei Gebieten, die durch ein sicherheitskritisches Geschwindigkeitsprofil und ein Geschwindigkeitsprofil eines sanften Betriebs definiert sind. Es sei angemerkt, dass bei bestimmten Ausführungsformen das Profil eines sanften Betriebs durch das Begrenzen einer maximalen Geschwindigkeitsverringerung bestimmt ist. Es sei angemerkt, dass bei einigen Ausführungsformen das sicherheitskritische Profil durch den Zeitabstand bestimmt ist. Es sei angemerkt, dass bei einigen Ausführungsformen die Fahrzeuggeschwindigkeit dem ausgewählten Profil mittels einer Sliding-Mode-Regelung folgt. Es sei angemerkt, dass bei einigen Ausführungsformen der resultierende Geschwindigkeitscontroller eine Proportional-, Integral- und Vorwärtskopplungsregelung umfasst.
Die oben beschriebenen Verfahren zeigen die verschiedenen Steuermodule des Verfahrens in dem Host-Fahrzeug, wobei eine Erfassungseinrichtung, wie beispielsweise ein Radarsubsystem, verwendet wird, um Eingänge festzulegen, die nützlich sind, um die ACC wie hierin beschrieben zu betreiben. Es sei jedoch angemerkt, dass ein ähnliches Verfahren zwischen zwei kooperierenden Fahrzeugen verwendet werden könnte, wobei eine Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikation (V2V von vehicle to vehicle) und Daten, die in beiden Autos hervorgebracht werden, verwendet werden könnten, um die hierin beschriebenen Verfahren zu erweitern. Beispielsweise könnten zwei derartig ausgestattete Fahrzeuge, die auf der gleichen Spur fahren, derart miteinander kommunizieren, dass eine Betätigung einer Bremse in dem ersten Auto mit einer Geschwindigkeitsreduzierung in dem folgenden Auto in Übereinstimmung gebracht werden könnte oder diese dieser schnell folgen könnte. Gleichermaßen könnte in dem zweiten Fahrzeug auf Geschwindigkeitsänderungen in dem ersten Auto, die beispielsweise als Ergebnis eines Beginns eines Hügels, eines Fahrzeuggeschwindigkeitsbegrenzungsverfolgungssystems oder eines Stoppens in Ansprechen auf ein Kollisionsvermeidungs- oder -vorbereitungssystem erfahren werden, reagiert werden. Gleichermaßen könnte, wenn ein erstes Fahrzeug auf einer Fahrspur einen Blinker oder ein Drehen eines Lenkrads erfährt, was einen Wechsel der Spur in dem Bereich vor einem zweiten ähnlich ausgestatteten Fahrzeug, das mit dem ersten in Verbindung steht, angibt, das zweite Fahrzeug die Geschwindigkeit zum Kompensieren auf der Grundlage einer übermittelten vorhergesagten Bewegung des ersten Fahrzeugs präventiv ändern. Ähnlich könnte eine Kette von Fahrzeugen gekoppelt werden und eine koordinierte Gruppe von Fahrzeugen festlegen, die durch das beschriebene System gekoppelt sind, wobei eine Relativbewegung des Fahrzeugs am Beginn der Kette verwendet werden könnte, um die Fahrzeuge am hinteren Ende der Kette voraussagend zu steuern. Bei einigen Ausführungsformen, wie beispielsweise bei im Handel erhältlichen Lastwagenanwendungen, könnten solche Ketten ein Straffen von ansonsten übermäßig langen gewünschten Entfernungen, insbesondere am hinteren Ende solch einer Kette, umfassen, wobei eine Übermittlung von den vorderen Fahrzeugen in der Kette verwendet werden könnte, um Sicherheitsfaktoren zu erhöhen, die mit solchen Entfernungen bei den Fahrzeugen am hinteren Ende in Verbindung stehen, wodurch eine erhöhte Kraftstoffwirtschaftlichkeit erreicht wird, die mit kürzeren Distanzen zwischen Fahrzeugen in Verbindung steht und durch aerodynamische Effekte erlangt wird. Es werden viele solche Ausführungsformen, die eine Kommunikation zwischen Fahrzeugen verwenden, in Betracht gezogen, und die Offenbarung soll nicht auf die bestimmten hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein.
Simulationsstudien verifizieren, dass die oben beschriebenen Verfahren verwendet werden können, um ein Fahrzeug bei stationären und dynamischen Spurbedingungen zu steuern.
Ein erstes Szenario wurde simuliert, um das Zielfahrzeug zu verfolgen, das seine Geschwindigkeit zwischen 100 km/h und 50 km/h ändert. Zu Beginn folgt das Host-Fahrzeug dem Zielfahrzeug mit 100 km/h und reduziert das Zielfahrzeug seine Geschwindigkeit bis auf 50 km/h mit einer Geschwindigkeitsverringerung von etwa 0,3 g, wobei das Host-Fahrzeug dann auf das Zielfahrzeug reagiert, um die Geschwindigkeit und Entfernung aufrecht zu erhalten. Nachdem ein stationärer Zustand erreicht wurde, beschleunigt das Zielfahrzeug mit etwa 0,3 g auf 100 km/h, und das Host-Fahrzeug beschleunigt ebenfalls, um dem Zielfahrzeug zu folgen.
22–25 zeigen die Simulationsergebnisse des oben beschriebenen Zielfahrzeugverfolgungsszenarios. Wie in 22 gezeigt bleibt die Geschwindigkeit-Entfernung-Trajektorie des Host-Fahrzeugs ungeachtet der Zielfahrzeuggeschwindigkeit an der statischen Referenztrajektorie (Gleitfläche). Daher zeigen 23 und 24 eine nahezu perfekte Verfolgung von Geschwindigkeit und Entfernung. Auch der Beschleunigungsbefehl in 25 zeigt eine vernünftige Bremsung und Drosselung.
Es wurde ein zweites Szenario simuliert, um die Geschwindigkeit und Entfernung bei einer moderaten Einschersituation anzupassen. Zu Beginn wird die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit auf 100 km/h gesetzt. Bei etwa 16 Sekunden begibt sich ein Zielfahrzeug auf die Host-Fahrzeugspur mit der Geschwindigkeit von 60 km/h und einer Entfernung von 120 m.
26 ist eine graphische Darstellung des Einscherszenarios.
27–30 zeigen die Simulationsergebnisse, die eine einfache Sliding-Mode-Regelung und eine modifizierte Sliding-Mode-Regelung vergleichen. Wie in 27 gezeigt hält das Host-Fahrzeug seine eingestellte Geschwindigkeit von 100 km/h aufrecht, bis die Entfernung kurz genug ist, um ein Bremsen zu initiieren. Dann reduziert das Host-Fahrzeug seine Geschwindigkeit bis zu sehr nahe an 60 km/h. Bei der einfachen Sliding-Mode-Regelung erfolgt das anfängliche Bremsen sehr spät, da der Zustand immer noch von der statischen Gleitfläche entfernt ist. Bei der modifizierten Sliding-Mode-Regelung wendet das System jedoch ein frühes Bremsen an, da der Zustand nahe bei der Profil- oder Referenzgeschwindigkeit liegt. 28 zeigt die entsprechenden Entfernungen. Beide Regelungsalgorithmen erreichen die schließliche Entfernung mit einem unterschiedlichen Transienten.
29 zeigt den Geschwindigkeitsverringerungsbefehl der beiden verschiedenen Verfahren. Der Fall der einfachen Sliding-Mode-Regelung wendet ein spätes Bremsen mit einem höheren maximalen Bremsen an, während die modifizierte Sliding-Mode-Regelung ein frühes Bremsen mit etwa 0,1 g an maximaler Bremsung anwendet. Die Bereiche unter dem Bremsprofil für beide Regelungen sind die gleichen. Daher kann die modifizierte Sliding-Mode-Regelung für einen Komfort und ein sanftes Gefühl für den Fahrer bevorzugt werden.
30 zeigt die Geschwindigkeit-Entfernung-Trajektorie. Wie bei der Darstellung gezeigt, ändert sich die tatsächliche Trajektore der einfachen Sliding-Mode-Regelung nicht, bis der Zustand nahe bei der statischen Gleitfläche liegt. Die Trajektorie der modifizierten Sliding-Regelung ändert jedoch ihren Kurs früher in Richtung des Gleichgewichtspunkts (38,3 m bei 60 km/h) entlang dem dynamischen Profil der Referenzgeschwindigkeit.
Es wurde ein zusätzliches Szenario simuliert, um die Geschwindigkeit und Entfernung bei einer moderaten Einschersituation anzupassen. Zu Beginn wird die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit auf 100 km/h gesetzt. Bei etwa 20 Sekunden begibt sich ein Zielfahrzeug mit der Geschwindigkeit von 60 km/h und der Entfernung von 80 m auf die Host-Fahrzeugspur.
31–34 zeigen Simulationsergebnisse für die Simulation eines moderaten Einscherens. Wie in 31 gezeigt, beginnt das Host-Fahrzeug mit dem Reduzieren seiner Geschwindigkeit, wenn das Zielfahrzeug einschert. In diesem Fall zeigen sowohl die einfache als auch die modifizierte Sliding-Mode-Regelung das ähnliche transiente Verhalten. 33 zeigt die angewandte Bremse während des Geschwindigkeitsübergangs. Da die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Fahrzeugen für die anfängliche Entfernung groß ist, wendet das Host-Fahrzeug einen signifikant großen Umfang an anfänglicher Bremsung an und wendet es weniger Bremsung an, wenn das Host-Fahrzeug seine Geschwindigkeit reduziert. In diesem Fall sowohl die einfache als auch die modifizierte Sliding-Mode-Regelung ein ähnliches Bremsprofil. 34 zeigt die Geschwindigkeit-Entfernung-Trajektore. Wie bei der Darstellung gezeigt ist der Anfangszustand von Geschwindigkeit und Entfernung von der Referenztrajektorie (Gleitfläche) entfernt. Der Regelungsalgorithmus versucht zuerst, die Trajektorie des tatsächlichen Zustands zu der Referenztrajektorie zu bringen. Sobald sich die tatsächliche Trajektorie der Referenztrajektorie nähert, nähert sich die tatsächliche Trajektorie dem Gleichgewichtszustand (16,11 m bei 20 km/h) an der Referenztrajektorie.
Ein weiteres Szenario wird simuliert, um die Geschwindigkeit und Entfernung bei einer Situation eines aggressiven Einscherens anzupassen. Zu Beginn wird die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit auf 100 km/h gesetzt. Bei etwa 22 Sekunden begibt sich ein Zielfahrzeug mit der Geschwindigkeit von 60 km/h und der Entfernung von 40 m auf die Host-Fahrzeugspur.
35–38 zeigen die Simulationsergebnisse. In dieser Situation spielt das dynamische Profil der Referenzgeschwindigkeit keine Rolle. Daher stellen die einfache und die modifizierte Sliding-Mode-Regelung keinen Unterschied dar. Es ist einfacher, die transiente Reaktion hinsichtlich der in 38 gezeigten Zustandstrajektorie zu erklären. Sobald das Zielfahrzeug einschert, ist der Anfangszustand weit von der Referenztrajektorie entfernt und versucht der Controller zuerst, den Zustand nahe zu der Referenztrajektorie zu bringen, indem die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit reduziert wird. Auch während des anfänglichen Bremsens ist das Host-Fahrzeug immer noch schneller als das Zielfahrzeug, und die Entfernung verringert sich bis auf 20 m. Sobald die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit geringer als die Zielgeschwindigkeit ist, beginnt die Entfernung, sich zu erhöhen. Wenn eine sichere Entfernung erlangt wird, beschleunigt das Host-Fahrzeug, um die Geschwindigkeit und Entfernung entlang der Referenztrajektorie zu erreichen. 35, 36, und 37 zeigen die entsprechende Geschwindigkeit, Entfernung bzw. Beschleunigung.
Ein letztes Szenario wurde simuliert, um die Reaktion des Host-Fahrzeugs zu zeigen, wenn das Zielfahrzeug plötzlich stoppt. Zu Beginn folgt die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit dem Zielfahrzeug mit 100 km/h. Dann verringert sich die Geschwindigkeit des Zielfahrzeugs plötzlich mit 0,3 g bis zu einem vollständigen Stopp. Das Host-Fahrzeug wendet die Bremse an und stopp 5 m hinter dem Zielfahrzeug, wobei 5 m die Nullgeschwindigkeitsdistanz ist.
Bei diesem Szenario spielt das dynamische Profil der Referenzgeschwindigkeit keine Rolle, und die einfache und die modifizierte Sliding-Mode-Regelung verhalten sich gleich. Dieses Szenario dient dazu, zu zeigen, dass die Geschwindigkeit-Entfernung-Trajektorie an der statischen Gleitfläche bleibt, sobald sie sich an dieser Fläche befindet. Schließlich folgt die Host-Fahrzeuggeschwindigkeit dem Zielfahrzeug mit 100 km/h. Das Zielfahrzeug verringert plötzlich seine Geschwindigkeit mit 0,3 g bis zu einem vollständigen Stopp. Das Host-Fahrzeug wendet seine Bremse an und stoppt 5 m hinter dem Zielfahrzeug, wobei 5 m die Nullgeschwindigkeitsdistanz ist. 39–42 zeigen graphisch die Ergebnisse der Simulation eines plötzlichen Stopps.
43 zeigt schematisch ein beispielhaftes Fahrzeug, das mit einer ACC-Regelung mehrerer Merkmale ausgestattet ist, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie oben beschrieben kann eine ACC-Regelung mehrerer Merkmale verwendet werden, um Eingänge von verschiedenen Quellen zu überwachen, die Sensoren umfassen, die an einem beliebigen und allen Teilen des Fahrzeugs angeordnet sind, die Regelung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf der Grundlage der verschiedenen Eingänge zu priorisieren und Geschwindigkeits- und Beschleunigungsregelungsbefehle an ein Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungssystem auszugeben.
Die ACC mehrerer Merkmale ist ein autonomes und komfortables Merkmal, das die herkömmliche ACC erweitert, indem mehrere Merkmale integriert werden, die eine herkömmliche Geschwindigkeitsregelung, eine ACC, ein Folgen der Geschwindigkeitsbegrenzung und eine Kurvengeschwindigkeitsregelung umfassen.
Eine herkömmliche Geschwindigkeitsregelung hält die Fahrzeuggeschwindigkeit an der durch den Fahrer ausgewählten Referenz- oder eingestellten Geschwindigkeit v_SET aufrecht, wenn nicht ein vorausfahrendes Fahrzeug oder eine Kurve oder eine Geschwindigkeitsbegrenzungsänderung vorliegt. Der überwachte Eingang in die herkömmliche Geschwindigkeitsregelung ist die Fahrzeuggeschwindigkeit. Der Geschwindigkeitscontroller berechnet den notwendigen Beschleunigungsbefehl a_cmd. Wenn der Beschleunigungsbefehl positiv ist, wird eine Drosselung angewandt, und wenn der Beschleunigungsbefehl negativ ist, wird eine Bremsung angewandt.
44 zeigt schematisch den Betrieb eines beispielhaften herkömmlichen Geschwindigkeitsregelungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die eingestellte Geschwindigkeit oder v_SET wird überwacht, wobei am, das einen Beschleunigungseingang von außerhalb der Geschwindigkeitsregelung darstellt, auf Null gehalten wird, und wobei die resultierende Geschwindigkeit in dem Fahrzeug oder v als Rückkopplungsterm überwacht wird. Ein Befehl, a_cmd, wird an ein Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungssystem in Form eines Drosselsteuermoduls und eines Bremssteuermoduls ausgegeben. Auf diese Weise kann ein System eine eingestellte Geschwindigkeit verfolgen und die Fahrzeuggeschwindigkeit regeln, um mit der eingestellten Geschwindigkeit übereinzustimmen.
Ein System, das mit einer ACC ausgestattet ist, halt die von einem Fahrer ausgewählte Distanz aufrecht, wenn ein vorausfahrendes Fahrzeug durch nach vorn gerichtete Sensoren, wie beispielsweise Radar, detektiert wird. Die ACC erstreckt sich auch auf die ACC-Funktionalität in dem Bereich einer geringen Geschwindigkeit.
45 zeigt schematisch den Betrieb eines beispielhaften herkömmlichen Geschwindigkeitsregelungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung. Die überwachten Eingänge sind Fahrzeuggeschwindigkeit, Entfernung und Entfernungsänderung. Der ACC-Befehlserzeugungsblock erzeugt eine gewünschte Geschwindigkeit v_ACC und eine gewünschte Beschleunigung a_ACC. Der Geschwindigkeitscontroller berechnet einen notwendigen Beschleunigungsbefehl ad als Ausgang und gibt den Befehl an ein Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungssystem aus. Wenn der Beschleunigungsbefehl positiv ist, wird eine Drosselung angewandt, und wenn der Beschleunigungsbefehl negativ ist, wird eine Bremsung angewandt.
Das Folgen der Geschwindigkeitsbegrenzung (SLF von speed limit following) ändert automatisch die eingestellte Geschwindigkeit in Ansprechen auf detektierte Änderungen der vorgeschriebenen Geschwindigkeitsbegrenzung. Bei einer beispielhaften Ausführungsform reduziert ein System, das mit einem SLF ausgestattet ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit, bevor in eine Zone einer Begrenzung einer geringeren Geschwindigkeit gelangt wird, und beschleunigt es, nachdem in die Zone einer Begrenzung einer höheren Geschwindigkeit gelangt wird. Bei einem beispielhaften System detektiert ein GPS-System einen aktuellen Ort für das Fahrzeug. Eine Kartendatenbank liefert die Geschwindigkeitsbegrenzung eines aktuellen Orts, den Ort eines nächsten Geschwindigkeitsbegrenzungsänderungspunkts und dessen Distanz zu dem aktuellen Ort und die nächste Geschwindigkeitsbegrenzung. Durch Koordinieren von Orts- und Geschwindigkeitsbegrenzungsdaten kann eine dynamische festgelegte Geschwindigkeit verwendet werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch auf eine vorgeschriebene Begrenzung zu regeln.
46 zeigt schematisch den Betrieb eines beispielhaften Geschwindigkeitsbegrenzungsfolgeregelungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung. Der Geschwindigkeitsbegrenzungsfolgebefehlserzeugungsblock gibt die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Distanz zu der nächsten Geschwindigkeitsbegrenzungsänderung, die nächste Geschwindigkeitsbegrenzung und die aktuelle Geschwindigkeitsbegrenzung ein. Die Ausgänge des Geschwindigkeitsbegrenzungsfolgebefehlserzeugungsblocks sind die gewünschte Geschwindigkeit v_SLF und die gewünschte Beschleunigung a_SLF. Der Geschwindigkeitscontroller berechnet den notwendigen Beschleunigungsbefehl a_cmd als Ausgang und gibt den Befehl an ein Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungssystem aus. Wenn der Beschleunigungsbefehl positiv ist, wird eine Drosselung angewandt, und wenn der Beschleunigungsbefehl negativ ist, wird eine Bremsung angewandt.
Die Kurvengeschwindigkeitsregelung reduziert dementsprechend die Fahrzeuggeschwindigkeit an einer Kurve oder vor dem Fahren in eine Kurve, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als eine sichere Kurvengeschwindigkeit ist. 47 zeigt schematisch den Betrieb eines beispielhaften Geschwindigkeitsbegrenzungsfolgeregelungssystems gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das GPS-System detektiert den aktuellen Ort und die Geschwindigkeitsbegrenzung des aktuellen Orts. Die Kartendatenbank liefert die Krümmung des aktuellen Orts ρ_C, den Ort der nächsten Krümmungsänderung und seine Distanz zu dem aktuellen Ort r_NC und die nächste Krümmung ρ_N. Die Krümmungen werden in Kurvengeschwindigkeiten durch Nachschlagetabellen v_NCS(ρN) und v_CCS(ρc) umgewandelt. Der Geschwindigkeitskurvengeschwindigkeitsregelungsbefehlserzeugungsblock gibt die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Distanz zu der nächsten Krümmungsänderung, die nächste Kurvengeschwindigkeit und die aktuelle Kurvengeschwindigkeit ein. Die Ausgänge des Kurvengeschwindigkeitsregelungsbefehlserzeugungsblocks sind die gewünschte Geschwindigkeit v_CSC und die gewünschte Beschleunigung a_CSC. Der Geschwindigkeitscontroller berechnet den notwendigen Beschleunigungsbefehl a_cmd und gibt den Befehl an ein Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungssystem aus. Wenn der Beschleunigungsbefehl positiv ist, wird eine Drosselung angewandt, und wenn der Beschleunigungsbefehl negativ ist, wird eine Bremsung angewandt.
Die verschiedenen Merkmale einer ACC mehrerer Merkmale werden mit einem gemeinsamen Controller unter Verwendung einer Befehlsarbitrierungsfunktion gesteuert, um zwischen den verschiedenen Ausgängen jedes der Merkmale auszuwählen, um das Fahrzeug zu steuern. Die mehreren Merkmale können durch gemeinsames Nutzen des gleichen Geschwindigkeitscontrollers, jedoch unterschiedlicher Befehlserzeugungsblöcke, kombiniert werden. Jeder Befehlserzeugungsblock gibt eine gewünschte Beschleunigung und eine gewünschte Geschwindigkeit aus. Der Befehlsarbitrierungsblock vergleicht die gewünschten Beschleunigungen und Geschwindigkeiten von mehreren Befehlserzeugungsblöcken und ermittelt eine arbitrierte Beschleunigung und Geschwindigkeit.
48 zeigt schematisch ein beispielhaftes Steuersystem, das eine Befehlsarbitrierungsfunktion umfasst, verschiedene Einginge überwacht und einen einzelnen Geschwindigkeitsausgang und einen einzelnen Beschleunigungsausgang zur Verwendung durch einen einzelnen Fahrzeuggeschwindigkeitscontroller erzeugt, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Jedes der Merkmale arbeitet wie oben beschrieben, und die Ausgänge von diesen Merkmalen werden in dem Befehlsarbitrierungsblock überwacht und priorisiert. Die verschiedenen Merkmale können auf verschiedene Geschwindigkeiten und verschiedene Beschleunigungen abzielen, wobei jedoch die Grenzen jedes Merkmals befolgt werden müssen. Beispielsweise kann das ACC-Merkmal eine Beschleunigung aufgrund einer anwachsenden Entfernung zu dem Zielfahrzeug vor dem Host-Fahrzeug anfordern, wobei jedoch das Geschwindigkeitsbegrenzungsfolgemerkmal solch eine Beschleunigung aufgrund dessen, dass sich das Fahrzeug einem Übergang zu einer Begrenzung einer niedrigeren Geschwindigkeit nähert, einschränken kann. Auch wenn keine aktuelle Begrenzung ein Erfüllen einer Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsanforderung von einem der Merkmale verhindert, kann eine bevorstehende Änderung der Bedingungen anstehende Anforderungen für die Aufrechterhaltung des Fahrverhaltens nachteilig machen. Ein Verfahren zum Erreichen einer Befehlsarbitrierung zwischen verschiedenen Ausgängen eines ACC-Systems mehrerer Merkmale kann das Vorhersagen von Geschwindigkeiten, die durch jedes Merkmal zu einem zukünftigen Zeitpunkt erwünscht sind, und das Vergleichen dieser vorhergesagten Geschwindigkeiten umfassen. Dieser Vergleich erlaubt dem System, die niedrigste vorhergesagte gewünschte Geschwindigkeit zu dem zukünftigen Zeitpunkt auszuwählen und auf diese Weise ein Verletzen dieser niedrigsten vorhergesagten gewünschten Geschwindigkeit oder ein Erzeugen von Bedingungen eines nachteiligen Fahrverhaltens auf der Grundlage von abrupten Änderungen der a_cmd zu vermeiden.
49 zeigt einen beispielhaften Datenfluss, der zukünftige Geschwindigkeiten vorhersagt, die durch verschiedene Geschwindigkeitsregelungsverfahren angefordert werden, und eine Befehlsarbitrierungsfunktion zum Auswählen eines Verfahrens auf der Grundlage der Arbitrierung verwendet, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Es sind verschiedene ACC-Merkmale gezeigt, die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsausgänge umfassen. Jeder dieser Ausgänge wird in einem Berechnungsblock eingegeben, der für jedes Merkmal eine vorhergesagte vorhersagt. Aus diesen vorhergesagten Termen wird dann ausgewählt, um eine minimale gewünschte zukünftige Geschwindigkeit zu finden, und dieser Term wird bei der Steuerung des Fahrzeugs verwendet.
50 zeigt graphisch beispielhafte Reaktionszeiten eines Fahrzeugs auf Änderungen gewünschter Geschwindigkeiten von verschiedenen ACC-Merkmalen, die eine beispielhafte Vorhersage einer gewünschten zukünftigen Geschwindigkeit umfassen, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Auf der sinken Seite des Graphen beginnt das System mit einer Geschwindigkeitsanforderung von einem Merkmal 1, die die geregelte Geschwindigkeit dominiert. Bei einem System, bei dem keine Vorhersage zukünftiger Bedingungen oder keine Vorhersage gewünschter Geschwindigkeiten der verschiedenen Merkmale durchgeführt wird, regelt das System die Geschwindigkeit gemäß der Grenze von Merkmal 1, bis die Geschwindigkeitsanforderung von Merkmal 2 kleiner wird als die Geschwindigkeitsanforderung von Merkmal 1. An dieser Stelle erfährt das System eine Reaktionszeit hinsichtlich Sensorreaktionszeit, Rechenreaktionszeit und Antriebsstrang- und Bremsreaktionszeit auf den sich ändernden Eingang. Dann wird die Geschwindigkeit geändert, um schnell die durch Merkmal 2 vorgegebene neue Begrenzung in Übereinstimmung zu bringen. Wie jedoch ein Fachmann erkennen wird, umfasst die Reaktionszeit bei einem Fahrzeug auf eine abrupte Änderung der Eingänge notwendigerweise eine wahrnehmbare Übergangszeit. Wenn stattdessen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch eine Vorhersage zukünftiger Bedingungen oder eine Vorhersage gewünschter Geschwindigkeiten der verschiedenen Merkmale geregelt wird, kann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs sanfter geregelt werden, wobei eine Verletzung gewünschter Geschwindigkeiten vermieden wird, die durch Reaktionszeiten in dem System auf aktuelle Ausgänge der verschiedenen Merkmale verursacht wird.
Die Befehlsarbitrierung kann weiter erklärt werden, indem eine minimale Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung von verschiedenen Merkmalen hergenommen wird. Merkmal x erzeugt zwei Befehle v_x und a_x, wobei v_x und a_x die aktuelle gewünschte Geschwindigkeit bzw. die aktuelle gewünschte Beschleunigung sind. Daher kann man die zukünftige gewünschte Geschwindigkeit v_future/x von v_x und a_x extrapolieren. Durch Zuordnen eines Zeithorizonts T wird die gewünschte zukünftige Geschwindigkeit wie folgt berechnet. v_future/x = v_x + a_x·T [32]
Daher wird eine Befehlsarbitrierung erreicht, indem eine minimale zukünftige gewünschte Geschwindigkeit von mehreren Anforderungen hergenommen wird.
Ein beispielhafter Befehlsarbitrierungsprozess kann wie folgt dargestellt werden.
Parameter: T;
Eingänge: v_CCC, v_SLF, v_CSV, v_ACC, a_CCC, a_SLF, a_CSC, a_ACC;
Berechne zukünftige Referenzgeschwindigkeiten: v_future/CCC = v_CCC + a_CCC·T [33] (CCC = herkömmliche Geschwindigkeitsregelung von Conventional Cruise Control) v_future/SLF = v_SLF + a_SLF·T [34] (SLF = Folgen der Geschwindigkeitsbegrenzung von Speed Limit Following) v_future/CSC = v_CSC + a_CSC·T [35] (CSC = Kurvengeschwindigkeitsregelung von Curve Speed Control) v_future/ACC = v_ACC + a_ACC·T [36] (ACC = adaptive Geschwindigkeitsregelung von Adaptive Cruise Control)
Finde minimale zukünftige Referenzgeschwindigkeit: v_future = min(v_future/CCC, v_future/SLF, v_future/CSC, v_future/ACC) [37] Finde minimale aktuelle Referenzgeschwindigkeit: V_current = min(v_CCC, v_SLF, v_CSC, v_ACC) [38] Wähle Referenzgeschwindigkeit und Referenzbeschleunigung aus: v_ref = v_current [39]
Ausgänge: v_ref, a_ref
Das beispielhafte ACC-System ist oben mit einem Merkmal einer herkömmlichen Geschwindigkeitsregelung, einem Merkmal einer adaptiven Geschwindigkeitsregelung, einem Geschwindigkeitsbegrenzungsfolgemerkmal und einem Merkmal einer Kurvengeschwindigkeitsregelung gezeigt. Es sei jedoch angemerkt, dass die hierin beschriebenen Verfahren mit jeder Subkombination dieser Merkmale verwendet werden können, wie beispielsweise ein System mit nur einem Merkmal einer herkömmlichen Geschwindigkeitsregelung und einer Kurvengeschwindigkeitsregelung. Ferner können gemäß der obigen Methodologie andere Module verwendet werden, die die Geschwindigkeit hinsichtlich anderer Faktoren regeln, die Wetter, Verkehr, identifizierte Straßengefahren, identifizierte Verschmutzungskontrollzonen, Hybridantriebssteuerungsstrategien (beispielsweise ein Optimieren der Energierückgewinnung über Geschwindigkeitsmodulation) oder beliebige andere solcher Merkmale umfassen, und die Offenbarung soll nicht darauf beschränkt sein.
Das Vorhersageintervall oder der Zeithorizont T können gemäß einem beliebigen Verfahren ausgewählt werden, das ausreicht, um Steuer-, Brems- und Antriebsstrangreaktionszeiten auf Eingänge vorherzusagen. Wie oben beschrieben sollte T lange genug sein, um zu verhindern, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit über eine Änderung einer minimalen gewünschten Geschwindigkeit hinausschießt. Ferner sei angemerkt, dass eine längere Analyse von Änderungen der gewünschten Geschwindigkeit erreicht werden kann, was zahlreiche iterative Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit verhindert oder zwischen zahlreichen Änderungen der Fahrzeuggeschwindigkeit glättet, indem T verlängert wird, um den Betrieb des Fahrzeugs weiter in die Zukunft vorherzusagen. Alternativ kann T als Wert einer relativ kurzen Zeit basierend primär auf Fahrzeugreaktionszeiten festgehalten werden und kann ein sekundärer Betrieb gemäß Verfahren durchgeführt werden, die in der Technik bekannt sind, um das Fahrverhalten zwischen nachfolgenden Fahrzeuggeschwindigkeitsänderungen zu erhalten, indem zwischen iterativen vorhersehbaren Änderungen geglättet wird, wie es oben beschrieben ist.
Bei verschiedenen Anwendungen können Sensordaten und andere Informationen verwendet werden, um eine autonome oder semiautonome Steuerung eines Fahrzeugs zu realisieren. Beispielsweise ist eine ACC bekannt, bei der ein Fahrzeug eine Entfernung zu einem Zielfahrzeug überwacht und die Fahrzeuggeschwindigkeit regelt, um eine minimale Entfernung zu dem Zielfahrzeug aufrecht zu erhalten. Spurhalteverfahren verwenden verfügbare Informationen, um ein Fahrzeug, das unerwartet eine Spurgrenze überquert, vorherzusagen und darauf zu reagieren. Objektverfolgungsverfahren überwachen Objekte in der Betriebsumgebung des Fahrzeugs und vereinfachen Reaktionen auf die Objektverfolgungen. Es ist eine Fahrzeugseitensteuerung bekannt, bei der eine Information in Bezug auf einen projizierten freien Pfad, eine Spurhaltegrenze oder eine Möglichkeit einer Kollision verwendet wird, um das Fahrzeug zu lenken. Die Fahrzeugseitensteuerung kann verwendet werden, um Spurwechsel zu realisieren, und es können Sensordaten verwendet werden, um den Spurwechsel hinsichtlich Verfügbarkeit zu überprüfen. Es sind Kollisionsvermeidungssysteme oder Kollisionsvorbereitungssysteme bekannt, bei denen eine Information überwacht und verwendet wird, um eine Wahrscheinlichkeit einer Kollision vorherzusagen. In dem Fall, dass die vorhergesagte Wahrscheinlichkeit einer Kollision einen Schwellenwert übersteigt, werden Maßnahmen getroffen. Es sind viele Formen einer autonomen und semiautonomen Steuerung bekannt, und die Offenbarung soll nicht auf die bestimmten hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein.
51 zeigt eine beispielhafte GPS-Koordinate, die durch eine GPS-Einrichtung überwacht wird. Eine GPS-Einrichtung gibt eine Information von einem entfernten Satellitensystem zurück, die einen Ort der GPS-Einrichtung gemäß einem globalen Koordinatensystem (Breitengrad, Längengrad, Höhe) beschreibt. Die zurückgegebene Information kann als nominaler Ort beschrieben werden. Wie oben beschrieben sind die GPS-Daten jedoch nicht genau, und sie umfassen einen GPS-Fehler. Der tatsächliche Ort der GPS-Einrichtung kann irgendwo in einem Bereich liegen, der durch den nominalen Ort und den GPS-Fehler definiert ist. Beim Berechnen der Distanz zwischen Fahrzeugen unter Verwendung einer GPS-Positionsdifferenzbildung werden die meisten GPS-Fehler für Fahrzeuge in nächster Nähe (z. B. innerhalb von 500 m) aufgehoben und können oftmals genaue Relativdistanzen erhalten werden.
52 zeigt eine Information von einer GPS-Einrichtung, die eine nominale Position, eine GPS-Fehlerspanne und eine ermittelte tatsächliche Position, die einen GPS-Versatzfehler definiert, umfasst, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Wie oben beschrieben wird eine nominale Position über eine GPS-Einrichtung überwacht. Auf der Grundlage des der GPS-Technologie anhaftenden Fehlers haftet dem nominalen Ort eine Ungenauigkeit der GPS-Ermittlung an, was einen Bereich von möglichen Positionen in Bezug auf die nominale Position erzeugt. Durch Verfahren, wie beispielsweise die oben beschriebenen beispielhaften Verfahren, kann ein tatsächlicher oder fester Ort der GPS-Einrichtung ermittelt werden. Durch Vergleichen des tatsächlichen oder festen Orts der GPS-Einrichtung mit der nominalen Position kann ein GPS-Versatzfehler als Vektorversatz von der nominalen Position berechnet werden.
Fehler bei Erfassungseinrichtungen können einen zufälligen Versatz bei sich ändernden Richtungen und Distanzen umfassen, wobei gestreute Ergebnisse eine schlechte Genauigkeit angeben; oder Fehler können einen konsistenten Versatz bei einer bestimmten Richtung und Distanz umfassen, wobei straff gruppierte Ergebnisse eine gute Genauigkeit angeben. Ein Fachmann für GPS-Einrichtungen wird erkennen, dass ein Fehler bei einer GPS-Einrichtung tendenziell eine gute Genauigkeit aufweist, wobei iterative Ergebnisse in einem Bereich und in kurzen Zeitintervallen nahe gruppierte Ergebnisse mit ähnlichen GPS-Fehlerversätzen aufweisen. Ähnlich erfahren mehrere Einrichtungen, die in naher Nähe zueinander arbeiten und eine Information einer nominalen Position zu im Wesentlichen der gleichen Zeit überwachen, tendenziell ähnliche GPS-Fehlerversätze.
Ein Fachmann erkennt, dass eine Anzahl von Verfahren bekannt ist, um die Position eines Fahrzeugs festzulegen oder zu triangulieren. Beispielsweise können Radarrückführungen oder Funkrückführungen von zwei bekannten Objekten verwendet werden, um die Position eines Fahrzeugs an einer Karte zu triangulieren. Sobald eine Position zu einem Zeitpunkt festgelegt ist, könnte ein anderes Verfahren eine geschätzte Änderung der Position des Fahrzeugs durch Schätzen der Bewegung des Fahrzeugs beispielsweise unter Annahme einer Fahrt auf einer aktuellen Straße ermitteln, und zwar basierend auf einer überwachten Fahrzeuggeschwindigkeit über die Verwendung einer gyroskopischen oder Beschleunigungsmessereinrichtung oder basierend auf einem Ermitteln einer GPS-Fehlerspanne durch Vergleichen des letzten festgelegten Orts mit der nominalen GPS-Position zu diesem Zeitpunkt und Annehmen, dass die GPS-Fehlerspanne für eine Periode gleich ist. Ein Fachmann wird erkennen, dass viele solche beispielhafte Verfahren bekannt sind, und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen beispielhaften Verfahren beschränkt sein. Ferner ist eine beispielhafte Infrastruktureinrichtung offenbart, eine GPS-Differenzeinrichtung, die an Straßen angeordnet sein kann, mit vorbeifahrenden Fahrzeugen kommunizieren kann und einen GPS-Versatzwert für die Fahrzeuge für einen lokalisierten Bereich bereitstellen kann. Bei solch einer bekannten Einrichtung wird ein nominaler GPS-Ort für die Einrichtung mit einer festen, bekannten Position für die Einrichtung verglichen, und die Differenz liefert einen GPS-Versatzwert, der durch Fahrzeuge verwendet werden kann, die in dem Bereich betrieben werden. Durch die Verwendung solch einer Einrichtung sind Auslesungen und Berechnungen zum Triangulieren eines Orts eines Host-Fahrzeugs unnötig.
53 zeigt ein Host-Fahrzeug und zwei Zielobjekte, die alle nominale GPS-Positionen überwachen, und resultierende GPS-Versatzfehler, gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
Es sind Verfahren zum Verwenden einer Information bezüglich der Fahrumgebung um ein Fahrzeug bekannt, um den relativen Ort des Fahrzeugs in Bezug auf eine Spur und in Bezug auf andere Fahrzeuge autonom oder semiautonom zu steuern. 54 zeigt Fahrzeuge, die beispielhafte Verfahren zum Steuern des Fahrzeugbetriebs verwenden, gemäß der vorliegenden Offenbarung. Ein Fahrzeug 3105, ein Fahrzeug 3205 und ein Fahrzeug 3305 fahren auf einer Spur 300, die durch Spurmarkierungen 305A und 305B definiert ist. Das Fahrzeug 3205 verwendet ein Radarsignal, um eine Entfernung zu Fahrzeug 3105 zu ermitteln, was beispielsweise bei einer ACC-Anwendung nützlich ist, und das Fahrzeug 3205 verwendet zusätzlich bekannte Verfahren zum Festlegen einer geschätzten Position auf der Spur und Ermitteln von Spurhaltegrenzen 325A und 325B. Auf ähnliche Weise überwacht das Fahrzeug 3305 eine Entfernung. zu Fahrzeug 3205, bei diesem beispielhaften Fall über die Verwendung eines Ultraschallsignals. Das Fahrzeug 3305 kann manuell betrieben werden, wobei beispielsweise der Bediener das Fahrzeug lenkt und eine Entfernungsinformation verwendet wird, um eine gewünschte Folgedistanz hinter dem Fahrzeug 3205 aufrecht zu erhalten.
Wie oben beschrieben weisen GPS-Versatzfehler bei mehreren Objekten, die gleichzeitig nominale Positionen überwachen, tendenziell die gleichen oder ähnliche GPS-Versatzfehler auf. Die nominalen Positionen für das Host-Fahrzeug und für die Zielobjekte O₁ und O₂ werden beispielsweise beschrieben, indem jede der nominalen Positionen beschrieben wird, als wären drei GPS-Einrichtungen vorhanden, eine im Host-Fahrzeug und eine in jedem der Zielobjekte. Es wird eine tatsächliche Position des Host-Fahrzeugs ermittelt, und ein GPS-Versatzfehler kann für das Host-Fahrzeug ermittelt werden. Auf der Grundlage der Tendenz von GPS-Einrichtungen, eine Information mit hoher Genauigkeit bereitzustellen, und auf der Grundlage einer genauen Schätzung des tatsächlichen Orts des Host-Fahrzeugs stellt eine Korrelation der drei nominalen Orte eine Möglichkeit zum Ermitteln angegebener tatsächlicher Positionen für O₁ und O₂ mit hoher Genauigkeit bereit.
55 zeigt eine schematische Ansicht eines Systems 1001, das durch eine Ausführungsform der Offenbarung bereitgestellt ist. Es gibt einen Controller 75, der einen Mikroprozessor mit einem funktional damit verbundenen Speicher umfasst und der ausgestaltet ist, um Eingangsdaten zu empfangen und Ausgangsbefehle in Ansprechen darauf zu liefern, die zum Steuern der Fahreigenschaften eines motorisierten Fahrzeugs wirksam sind.
Bei bevorzugten Ausführungsformen werden die Eingangsdaten für den Controller 75 durch mindestens eine Positionsinformationseinrichtung bereitgestellt. Bei einigen Ausführungsformen wird ein Typ von Positionsinformationseinrichtung wie gezeigt und beschrieben eingesetzt, während bei anderen Ausführungsformen jede Kombination von zwei oder mehr Typen von Positionsinformationseinrichtungen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die besteht aus: Ultraschallsensoren 707, Light Detection and Ranging-Sensoren (LIDAR-Sensoren) 709, optischen Sensoren 711, radarbasierten Sensoren 713, Sensoren 715 eines globalen Positionsbestimmungssystems (GPS) und optionalen V2V-Kommunikationsschnittstellen 717, bereitgestellt wird, um Eingänge für den Controller 75 zu liefern. Bei einigen Ausführungsformen werden eine Verkehrsinformation und eine Position unter Verwendung von Triangulation, Telemetrie oder anderen bekannten Mitteln auf das Fahrzeug hochgeladen, um für den Fahrzeugprozessor zur Verwendung bei der Fahrzeugpositionssteuerung zugänglich zu sein. Bei einigen Ausführungsformen werden mehrere eines einzelnen Typs von Positionsinformationseinrichtung eingesetzt, während bei anderen Ausführungsformen mehrere Positionsinformationseinrichtungen von mehr als einem einzelnen Typ eingesetzt werden. Solche Positionsinformationseinrichtungenn und die zugehörige Hardware mit ihrer Verwendung beim Bereitstellen einer Positionsinformation sind in der Technik allgemein bekannt.
Somit weist ein motorisiertes Fahrzeug, das ein System wie hierin bereitgestellt einsetzt, typischerweise Objektdetektionssensoren, die entlang seinem Umfang angeordnet sind, auf, wobei eine oder mehrere von Ultraschall-, LIDAR-basierten, sichtbasierten (optischen) und radarbasierten Technologien verwendet wird. Neben diesen Technologien sind Nahbereichsradare aufgrund deren Einfachheit beim Einsatz um den Umfang eines Fahrzeugs und deren Objektdetektionseigenschaften mit hoher Qualität vorzuziehen, welche hinsichtlich Änderungen der Betriebsumgebung weniger beeinflussbar sind als andere Erfassungsmittel. Diese Radare weisen ein breites Horizontsichtfeld auf, können eine Objektentfernung bis zu sehr kurzen Distanzen mit einer vernünftigen maximalen Entfernung detektieren, können Annäherungs- und Wegbewegungsgeschwindigkeiten direkt messen und die Position eines Objekts innerhalb des Sichtfelds auflösen. Ultraschallsensoren, die oftmals an den vorderen und hinteren Abschnitten von Fahrzeugen vorgesehen sind, sind nützlich, um das Vorhandensein von Objekten mit ihren Entfernungen in jenen Gebieten anzugeben. Optische Sensoren, die Kameras mit Bildverarbeitungsfähigkeiten umfassen, klassifizieren Objekte um das Fahrzeug herum und liefern eine Information wie beispielsweise eine Basisunterscheidung hinsichtlich anderer Fahrzeuge, Fußgänger, Straßenschilder, Schranken, Überführungen und dergleichen. Eine Bildverarbeitung ist auch nützlich, um eine Entfernungs- und eine Entfernungsänderungsinformation bereitzustellen. LIDAR ist auch nützlich, um eine Entfernungs- und eine Winkelpositionsinformation hinsichtlich verschiedener Objekte bereitzustellen.
Die Fahrteigenschaften eines motorisierten Fahrzeugs, das ohne Einschränkung Kraftfahrzeuge und Lastwagen umfasst, werden durch Fahrzeugbetriebsparameter beeinflusst, die die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Fahrzeugbeschleunigung und/oder die Richtung der Fahrzeugfahrt umfassen. Änderungen oder ein Aufrechterhalten der Geschwindigkeit und Beschleunigung eines Fahrzeugs werden leicht erreicht, indem die Maschinendrehzahl, die Getriebegangwahl und das Bremsen gesteuert oder geändert werden, und die Richtung der Fahrzeugfahrt wird leicht aufrecht erhalten oder geändert, indem die Lenkung der Fahrzeugräder gesteuert wird. Steuerungen zum elektronischen Bewirken von Änderungen bei den zuvor genannten Betriebsparametern sind in der Technik weithin bekannt und umfassen verschiedene servo-betriebene elektromechanische Einrichtungen, wie beispielsweise eine Geschwindigkeitsregelung und in Beziehung stehende Hardware und Software und kalibrierte Servo-Motoren mit zugehörigen Positionserfassungsgeräten. Somit gibt es bei bevorzugten Ausführungsformen eine elektronisch betätigte Lenksteuereinrichtung 725, die funktional mit dem Ausgang des Controllers 75 verbunden ist und ausgestaltet ist, um Änderungen oder die Aufrechterhaltung einer Fahrzeuglenkung in Ansprechen auf Ausgangsbefehle von dem Controller 75 zu bewirken. Bei bevorzugten Ausführungsformen gibt es eine elektronisch betätigte Bremssteuereinrichtung 727, die funktional mit dem Ausgang des Controllers 75 verbunden ist und ausgestaltet ist, um die Anwendung einer Fahrzeugbremsung in Ansprechen auf Ausgangsbefehle von dem Controller 75 zu bewirken. Bei bevorzugten Ausführungsformen gibt es eine elektronisch betätigte Drosselsteuereinrichtung 729, die funktional mit dem Ausgang des Controllers 75 verbunden ist und ausgestaltet ist, um Änderungen oder eine Aufrechterhaltung einer Fahrzeugmaschinendrehzahl in Ansprechen auf Ausgangsbefehle von dem Controller 75 zu bewirken. Wie hierin verwendet bezieht sich ”Drossel” auf eine Steuerung für die Drehzahl einer Maschine und umfasst sie Rheostate und andere Einrichtungen, die zum Steuern der Drehzahl eines Motors oder einer Maschine verwendet werden, welche(r) das primäre Vortriebsmittel für ein motorisiertes Fahrzeug ist.
Im Allgemeinen bewirkt die Verwendung eines Systems wie hierin bereitgestellt, dass ein motorisiertes Fahrzeug während einer Periode seiner Fahrt automatisch auf der Straße bleibt, und zwar ohne jegliche Interaktion von einer Person, die sich im Fahrzeug befindet, was eine von dem Fahrer befohlene Lenkung, Bremsung und Beschleunigung umfasst. Ein Aspekt zum Erreichen solch einer Funktion ist die Erzeugung einer aktualisierbaren Kartendatenbank, wie beispielsweise durch die Verwendung eines Differenz-GPS (umfassend das, das von General Motors Corporation unter seiner Marke ONSTAR^® bereitgestellt wird), wobei die Kartendatenbank leicht in einem Computerspeicher intern in dem motorisierten Fahrzeug gespeichert werden kann. Die Position des Fahrzeugs, die an der Kartendatenbank gesteuert wird, wird zu jeder Zeit überwacht, und seine Fahreigenschaften werden selektiv in Ansprechen auf Änderungen von Merkmalen, die an der Kartendatenbank vorliegen, und Merkmalen, die in Echtzeit von fahrzeugeigenen Sensoren abgeleitet werden, verändert. Diese Merkmale umfassen ohne Einschränkung eine feste Fahrbahninfrastruktur einschließlich Brücken, Bahndämmen und anderen konstruktiven Strukturen, sowie Objekte auf oder benachbart zu der Fahrbahn selbst, die Unrat auf der Straße, Baustellennavigationsunterstützungen, wie beispielsweise orange Fässer, Verkehrszeichen und andere motorisierte Fahrzeuge auf der Fahrbahn umfassen.
Ein System gemäß der Offenbarung umfasst eine von einem Fahrer betätigbare Steuerung zum Aktivieren des Systems und eine von einem Fahrer betätigbare und automatische Steuerung zum Deaktivieren des Systems. Bei einem Ausführungsform umfasst der Fahrgastraum des motorisierten Fahrzeugs einen Ein/Aus-Schalter für das System, der manuell betätigt werden kann. Wenn es aktiviert ist, kann ein System gemäß der Offenbarung durch den Ein/Aus-Schalter deaktiviert werden, der einen berührungsaktivierten Schalter umfassen kann, der das System deaktiviert, wenn eine Person das Lenkrad des Fahrzeugs berührt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das System in Fällen, in denen eine Kommunikation zwischen dem Fahrzeug und dem GPS-System durch ein Deaktivierungsrelais 723 unterbrochen wird, automatisch deaktiviert, wobei eine akustische und/oder visuelle Warnung für den Bediener des Fahrzeugs bereitgestellt wird. Hierfür kann geeigneterweise ein Signalerfassungsmittel, das in der Technik bekannt ist und einen Schaltkreis in Ansprechen auf einen Verlust eines HF-Signals öffnen oder schließen kann, eingesetzt werden. Bei alternativen Ausführungsformen, bei denen eine V2V-Kommunikationsschnittstelle als Eingang für den Controller 75 eingesetzt wird, wird das System bei einem Verlust der Kommunikation mit anderen Fahrzeugen in der Nähe des motorisierten Fahrzeugs, die auf ähnliche Weise mit V2V-Kommunikationsschnittstellen ausgestattet sind, deaktiviert.
Motorisierte Fahrzeuge, die mit V2V-Kommunikationsschnittstellen ausgestattet sind, ermöglichen den Fahrzeugen, miteinander zu kommunizieren, und solche Kommunikationen können die Übertragung einer Information bezüglich Objekten, die in der Nähe jedes solcher Fahrzeuge vorhanden sind, umfassen, welche die Position anderer Fahrzeuge auf der Fahrbahn umfasst und umfasst, ob solche Fahrzeuge selbst bremsen, beschleunigen oder ihre Fahrtrichtung ändern. Ein Kombinieren solch einer Information mit der, die durch zuvor erwähnte fahrzeugeigene Sensoren bereitgestellt wird, liefert dem Controller 75 ausreichende Informationen für eine Erzeugung einer Draufsicht der Fahrbahn, der Position des motorisierten Fahrzeugs und der Objekte um es herum auf der Fahrbahn und die Geschwindigkeiten aller, was ausreicht, um eine automatische Bewirkung von Änderungen bei Betriebsparametern des Fahrzeugs zur Vermeidung einer Kollision mit solchen Objekten zu ermöglichen.
Der Controller 75 steuert die Lenkung, um das Fahrzeug auf einer Spur auf der Fahrbahn zu halten, ohne mit Objekten zu kollidieren, die auf seinen Pfad einscheren, wobei die Lenkung durch eine genaue und reagierende Steer-by-Wire-Technologie erreicht wird. Der Controller 75 steuert die Drossel und die Bremsen, um das Fahrzeug auf seiner Spur unter Verwendung einer elektronischen Drosselsteuerung und von Brake-by-Wire sanft vorzutreiben. Das Fahrzeug beschleunigt, verringert seine Geschwindigkeit oder fährt sanft, ohne mit irgendeinem Fahrzeug oder Objekt zu kollidieren, wobei ein ideales Verhalten des Fahrers nachgeahmt wird. Unter Verwendung der Serien-Fahrzeugdynamiksensoren sagt der Controller 75 den Pfad des Fahrzeugs vorher und korrigiert er den Pfad über eine Regelung, um einen vorgesehenen Pfad in Übereinstimmung zu bringen, der durch die Verarbeitungseinheit erzeugt wird. Der Controller 75 berechnet die Zeitdauer bis zur Kollision für jedes Objekt um das Fahrzeug herum und passt die Fahrzeugbetriebsparameter an, um sicher und ahne jegliche Kollision zu navigieren. Bei einer Ausführungsform ist die bevorzugte Betriebshülle eines Systems wie hierin bereitgestellt darauf beschränkt, dass ein Fahrzeug nur mit relativ geringen Geschwindigkeiten in die Vorwärtsrichtung fährt, wie beispielsweise während Bedingungen eines Staus auf einer Schnellstraße, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeiten etwa 40 Meilen pro Stunde im Wesentlichen nicht übersteigen, wobei das Leistungsvermögen von Objektdetektionssensoren, Rechenplattformen und Aktoren, die in der Technik bekannt sind, für solch ein Erreichen ausreichend ist.
Bei einigen Ausführungsformen ist ein System wie hierin bereitgestellt insbesondere während Fahrbedingungen nützlich, die als Stau bekannt sind, der auftritt, wenn Schnellstraßen mit Fahrzeugen überfüllt sind, wie beispielsweise während Hauptverkehrszeiten. Typischerweise fahren Fahrzeuge unter Bedingungen eines Staus nicht über etwa 40 Meilen pro Stunde. Während eines Staus drückt der Fahrer eines Fahrzeugs, das mit einem System wie hierin bereitgestellt ausgestattet ist, einen Knopf, um das System zu aktivieren. Die als Eingänge an den Controller 75 gelieferte Information wird erfasst, und das Fahrzeug wird automatisch autonom ohne jeden Eingriff des Fahrers navigiert.
Es gibt verschiedene Schwellenwerte, die dem Betrieb eines Systems wie hierin bereitgestellt zugehörig sind, welche Schwellenwerte umfassen, bei denen Befehle für eine Änderung oder Aufrechterhaltung einer Bremsung, Beschleunigung und Lenkung des Fahrzeugs bewirkt werden sollen. Diese Schwellenwerte können über eine Programmierung in der Software, die in dem Controller 75 verwendet wird, angepasst werden. Bei einer Ausführungsform wird ein Bremsbefehl bewirkt, wenn sich, das fahrende Fahrzeug einem anderen Objekt, das von dem Fahrzeug 10 Meter beabstandet ist, mit einer Rate nähert, die 3 Meter pro Sekunde übersteigt. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Bremsbefehl bewirkt, wenn sich das fahrende Fahrzeug einem anderen Objekt, das von dem Fahrzeug 10 Meter beabstandet ist, mit einer Rate nähert, die 4 Meter pro Sekunde übersteigt. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Lenkbefehl bewirkt, wenn sich das fahrende Fahrzeug einem anderen Objekt, das von dem Fahrzeug 10 Meter beabstandet ist, mit einer Rate nähert, die 3 Meter pro Sekunde übersteigt und ausreichend Platz für eine ausweichende Lenkmaßnahme vorhanden ist, um das Objekt zu umfahren. Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Beschleunigungsbefehl bewirkt, wenn das fahrende Fahrzeug hinter einem anderen Objekt, das von dem Fahrzeug 10 Meter beabstandet ist, mit einer Rate, die 3 Meter pro Sekunde übersteigt, zurückbleibt. Diese zuvor genannten Raten und Distanzen und die Beträge der Raten einer Anwendung einer Bremsung, einer Beschleunigung und einer Lenkung können leicht durch Fahrzeugingenieure angepasst werden, wie sie für eine gegebene Fahrzeugkonfiguration entweder als notwendig oder erwünscht betrachtet werden. Bei einigen Ausführungsformen ist es vorzuziehen, dass, wenn Brems- oder Lenkbefehle ausgegeben werden, diese von einem gleichzeitigen Schließen der Drossel der Maschine begleitet werden.
Bei einer Ausführungsform umfasst ein System wie hierin bereitgestellt einen Alarm 731, wobei der Alarm aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: akustischen Alarmen und visuellen Alarmen, und wobei der Controller 75 ausgestaltet ist, um zumindest einen solchen Alarm zu aktivieren, um einen Fahrzeuginsassen hinsichtlich eines Verlusts der Kommunikation zwischen dem Mikroprozessor und mindestens einer der vorhandenen Positionsinformationseinrichtungen zu alarmieren.
Bei einer anderen Ausführungsform ist ein System wie vorgesehen ausgestaltet, um einen Alarm auszulösen, wenn irgendeine Bedingung oder ein Ereignis vorliegt oder aufgetreten ist, die oder das die Integrität des Systems zum Durchführen seiner Funktion zum Betreiben eines motorisierten Fahrzeugs beeinflusst, ohne dass ein Bediener manuelle Eingänge für eine Lenkung, Bremsung oder Fahrzeugbeschleunigung bereitstellen muss. Diese Bedingungen oder Ereignisse können durch Fahrzeugingenieure in Software in Abhängigkeit von einem vorgesehenen Service des motorisierten Fahrzeugs spezifiziert werden und umfassen Ereignisse wie elektrische Systemausfälle, einen Maschinenausfall, einen Bremssystemausfall, einen Lenksystemausfall, Wetterbedingungen, einen Scheinwerferausfall, Fahrbahnbedingungen, die eine Verkehrsdichte umfassen, die Nähe eines Objekts außerhalb des Fahrzeugs, eine Straßenbedingung, den Verkehr in der Nähe außerhalb des Fahrzeugs, der das Fahrzeug aus der Spur drängt, den Verlust der Spuridentifikation und eine Geschwindigkeit über einem vorbestimmten Minimum. Bei einigen Ausführungsformen ist ein System wie vorgesehen ausgestaltet, mit eine Aussage für einen Fahrzeuginsassen auszugeben, dass er die Steuerung des Fahrzeugs übernehmen muss, und zwar in Ansprechen auf das Vorhandensein einer oder mehrerer der zuvor genannten Bedingungen. Bei einigen Ausführungsformen bleibt das System eingeschaltet, um Kollisionen zu vermeiden, und werden der Fahrer/die Fahrzeuginsassen gewarnt, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit einem vorbestimmten Maximum nähert, wenn die Häufigkeit von Objekten außerhalb des Fahrzeugs innerhalb einer vorbestimmten Schwellenwertnähe für ein andauerndes sicheres autonomes Fahren übermäßig hoch ist, wenn Bedingungen vorliegen, die die Auflösung einer Spuridentifikation oder einer Verkehrsnähendetektion schwierig oder unmöglich machen, und wenn ein Fahrzeugsystem wie hierin vorgesehen ermittelt, dass das Fahrzeug, um seine relative Position im Verkehr aufrecht zu erhalten, von seiner vorgeschriebenen Spur abweichen muss.
Bei einigen Ausführungsformen beruht der Betrieb eines motorisierten Fahrzeugs gemäß der Offenbarung explizit auf einem Erfassen der Nähe zu einem anderen Fahrzeugverkehr in der Nähe des Fahrzeugs für dessen autonomes Fahren, was eine vollständige Abkopplung des Fahrers von dem Lenkmechanismus umfasst, um einen ”Hände-nicht-am-Lenkrad”-Betrieb bei relativ geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten, die durch Fahrzeugingenieure vorbestimmt werden, bereitzustellen, und zwar für spezifische Umstände, die ”Stau”-Verkehrsbedingungen umfassen, unter denen die Nähenerfassung von umgebendem Verkehr und anderen Objekten leicht ist. Bei einigen Ausführungsformen unterscheidet sich der Betrieb wie hierin vorgesehen von einem anderen autonomen Fahren, das bekannt oder hierin beschrieben ist, darin, dass eine Spurerkennung für eine Fehlererfassung, anstatt der Richtung der Fahrzeugfahrt, eingesetzt wird. Bei solchen Ausführungsformen ist dies im Wesentlichen das Gegenteil von Fahrmodellen, die bei relativ höheren Fahrzeuggeschwindigkeiten eingesetzt werden und eine Sparerfassung/-erkennung für eine Fahrtrichtung und eine Nähenerfassung für eine Fehlerdetektion einsetzen.
Bei noch einer anderen Ausführungsform ist ein System wie vorgesehen ausgestaltet, um zu bewirken, dass das Fahrzeug sich selbst auf den Seitenstreifen der Fahrbahn navigiert, und optional automatisch einen Notruf über ein Kommunikationssystem wie beispielsweise das von General Motors Corporation unter der Marke ONSTAR^® bereitgestellte oder im Wesentlichen äquivalente Kommunikationen absetzt.
Hierin sind Verfahren beschrieben, um einen Staumodus (grid unlock mode) einzusetzen, wobei ein Fahrzeug autonom unter einer verkehrsreichen Bedingung ohne direkte Eingabe von dem Fahrer arbeitet. Sobald Bedingungen, die zum Freigeben des Staumodus erforderlich sind, erfüllt sind, welche beispielsweise einen Betrieb einer geringen Geschwindigkeit, beispielsweise weniger als eine Schwellenwertstaugeschwindigkeit, umfassen, wobei ein Zielfahrzeug verfolgt wird, was eine freie Beschleunigung des Fahrzeugs verhindert, kann eine Möglichkeit, um sich in den Staumodus zu begeben, für den Fahrer zur Auswahl dargestellt werden.
Sobald der Staumodus aktiviert wurde, wird das Fahrzeug gesteuert, um auf der Fahrbahn betrieben zu werden. Dieser Betrieb auf der Fahrbahn kann einfach das Fahren entlang der aktuellen Spur umfassen, bis der Fahrer in die Steuerung eingreift oder diese überschreibt. Alternativ kann dem Fahrzeug ermöglicht werden, über oben beschriebene Verfahren die Fahrspuren in Abhängigkeit von dem erfassten Verkehr und anderen Hindernissen auf der Fahrbahn zu wechseln. Die Fahrt kann auf eine Fahrt auf der Schnellstraße beschränkt sein, bei der eine Interaktion mit Verkehrssignalen eingeschränkt ist oder nicht existiert. Bei anderen Ausführungsformen können Kameraeinrichtungen, die mit einer Mustererkennungssoftware gekoppelt sind, verwendet werden, um Verkehrssignale auszuwerten und den Betrieb des Fahrzeugs geeignet zu steuern. Verkehrssignale können ohne Einschränkung Ampeln, Stoppschilder, Geschwindigkeitsbegrenzungsschilder, Schulzonenschilder, Notrufhinweise, Bahnübergangshinweise, Hinweise auf einen erforderlichen Spurwechsel, Baustellenverkehrshinweise oder -schranken und Vorfahrt-achten-Schilder umfassen. Solch eine Interaktion mit Verkehrssignalen kann alternativ oder komplementär mit V2V- oder Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikationen (V2I-Kommunikationen) erreicht werden. Eine V2V- und eine V2I-Information können verwendet werden, um aktuelle Bedingungen, beispielsweise an einer Kreuzung, zu beschreiben. Solche Kommunikationen können zusätzlich verwendet werden, um wahrscheinliche Bedingungen an der Kreuzung vorherzusagen, beispielsweise 15 Sekunden im Voraus, was in dem Fahrzeug mit aktiviertem Staumodus ein Vorbereiten von Maßnahmen zum Stoppen oder Weiterfahren über die Kreuzung ermöglicht.
Der Betrieb des Staumodus kann durch das Auftreten einer Anzahl von Aktionen oder Bedingungen beendet oder abgeschlossen werden. Ein Fahrer kann zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Fahrersteuerung und einen Teil oder, den gesamten Staumodus aktivieren. Das Niveau der Deaktivierung kann in dem Fahrzeug voreingestellt oder auswählbar sein. Beispielsweise könnte ein Fahrer kurz eine Bremse zum Verlangsamen des Fahrzeugs aktivieren, könnte jedoch der Staumodus auf der Grundlage der Kürze der Fahrereingabe aktiv bleiben, wobei die Lenksteuerung beibehalten wird und die Geschwindigkeitsregelung, wenn das Eingreifen des Fahrers beendet wurde, langsam wieder aufgenommen wird. Auf ähnliche Weise könnte ein Fahrer auf das Lenkrad und das Gaspedal zugreifen, um einen manuellen Spurwechsel auszuführen. Beim Abschluss des Spurwechsels könnte der Fahrer das Lenkrad und das Gaspedal freigeben und könnte das Fahrzeug den Staumodus auf der neuen Fahrspur wieder aufnehmen. Eine Wiederaufnahme des Staumodus könnte unter solchen Umständen als geeignet angenommen werden, oder es könnte eine Option für den Bediener dargestellt werden, die beispielsweise ein Drücken eines Knopfs oder eine verbale Antwort anfordert, um den Staumodus wieder aufzunehmen.
Ein weiteres Beispiel einer Bedingung zum Beenden des Staumodus umfasst ein Ende des Verkehrsstaus auf der Fahrbahn oder auf der momentanen Fahrspur. Wenn beispielsweise das Fahrzeug eine Schwellenwertgeschwindigkeit, beispielsweise 30 Meilen pro Stunde, überschreitet, was eine normale Geschwindigkeit angibt, die ein Nichtvorhandensein eines Staus angibt, kann der Staumodus [engl.: ”grid unlock”] die Steuerung des Fahrzeugs an den Fahrer zurückgeben. Die Schwellenwertgeschwindigkeit zum Beenden des Staumodus kann, muss jedoch nicht, die gleiche sein wie eine Schwellenwertstaugeschwindigkeit, die erforderlich ist, um den Staumodus zu aktivieren. Solch ein Zurückgeben der Steuerung kann durch einen Alarm oder ein Alarmieren des Fahrers, das ein unmittelbar bevorstehendes Zurückgeben der Steuerung angibt, initiiert werden. Solch ein Alarm kann akustisch sein, an einer visuellen oder Head-up-Anzeige angegeben werden, kann durch eine Vibration im Sitz oder von Bedienelementen oder durch andere ähnliche Verfahren zum Alarmieren des Fahrers, die in der Technik bekannt sind, angegeben werden. in dem Fall, dass es einem Fahrer nicht gelingt, die manuelle Steuerung des Fahrzeugs wieder aufzunehmen, kann eine Anzahl von Reaktionen durch das Fahrzeug ausgeführt werden, beispielsweise wiederholte und dringendere Alarme, eine andauernde Steuerung des Fahrzeugs für eine Periode mit einer gedeckelten oder maximalen Geschwindigkeit auf der aktuellen Fahrspur und ein gesteuerter Stopp des Fahrzeugs auf dem Seitenstreifen der Straße. Ähnlich kann, wenn kein Zielfahrzeug in der Nähe des Fahrzeugs verbleibt, oder wenn sich ein freier Pfad zum Beschleunigen des Fahrzeugs eröffnet, der Staumodus beendet werden und kann das Fahrzeug zur manuellen Steuerung zurückkehren.
Ein weiteres Beispiel einer Bedingung zum Beenden des Staumodus umfasst, bei Ausführungsformen, die von einem GPS-Ort abhängig sind, eine anhaltende Unterbrechung von Signalen für die GPS-Einrichtung. Wie es in der Technik bekannt ist, benötigen GPS-Einrichtungen Signale von Satelliten für ihren Betrieb. Bei Ausführungsformen, die von Daten von der GPS-Einrichtung abhängig sind, kann der Verlust des angeforderten Signals ein Beenden des Staumodus und ein Zurückkehren der Steuerung des Fahrzeugs zu einer manuellen Steuerung oder einem Notstopp, der einen gesteuerten Stopp des Fahrzeugs auf dem Seitenstreifen der Straße umfasst, initiieren.
Der Betrieb des Fahrzeugs in einem Staumodus erfordert das Vorliegen bestimmter Bedingungen einer sicheren Fahrt. Wenn beispielsweise Fahrzeugsensoren, wie beispielsweise Antiblockiersensoren, ermitteln, dass die aktuelle Straße eisig ist, kann der Betrieb des Staumodus beendet werden. Bei einem anderen Beispiel kann der Staumodus beendet werden, wenn ein Fahrzeugsystem einen Wartungsausfall, wie beispielsweise ein Ausfall bei einer Radareinrichtung, einem Scheinwerfer, oder ein Auftreten eines Reifenausfalls, erfährt. In Abhängigkeit von der Art der Beendigung kann die Fahrzeugsteuerung an den Fahrer zurückgegeben werden oder kann das Fahrzeug einen Notstopp durchführen, der einen gesteuerten Stopp des Fahrzeugs auf dem Seitenstreifen der Straße umfasst. Solche Sicherheitsfaktoren können auf einen Index einer sicheren Bedingung reduziert werden und mit einem Schwellenwert einer sicheren Bedingung verglichen werden, um eine geeignete Maßnahme für das Fahrzeug zu ermitteln.
Die Steuerung des Fahrzeugs im Vergleich zu anderen Fahrzeugen im Verkehr kann gemäß einer Anzahl von Verfahren erreicht werden. Solche Verfahren können eine Distanz oder Entfernung umfassen, die fixiert sein kann oder auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit moduliert werden kann. Bei einem in Beziehung stehenden Beispiel kann eine Distanzhülle in bestimmten Richtungen oder vollständig um das Fahrzeug herum basierend auf sicheren Entfernungen in den Richtungen definiert sein. Bei einem anderen Beispiel kann solch eine Distanzhülle stattdessen auf einem Schätzwert der ”Zeitdauer bis zur Kollision” basieren, wobei eine Beziehung zwischen dem Fahrzeug und Objekten um das Fahrzeug herum berechnet wird und die Distanzhülle auf der Grundlage der Schätzwerte der Zeitdauer bis zur Kollision moduliert wird. Bei einem Beispiel kann die berechnete Zeitdauer bis zur Kollision mit einem Schwellenwert der Zeitdauer bis zur Kollision verglichen werden, und kann eine Distanzhülle für das Fahrzeug als verletzt angegeben werden, wenn die berechnete Zeitdauer bis zur Kollision kleiner ist als der Schwellenwert der Zeitdauer bis zur Kollision. Es ist eine Anzahl von Verfahren zum Auswerten einer Beziehung des Fahrzeugs zu Zielfahrzeugen oder anderen Objekten in der Nähe des Fahrzeugs bekannt, und diese werden in Betracht gezogen, und die Offenbarung soll nicht auf die bestimmten hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein.
Die Zeitdauer bis zur Kollision kann als Maß zum Aufrechterhalten von Distanzen oder Entfernungen zwischen dem Fahrzeug und anderen Fahrzeugen oder Objekten auf der Fahrbahn verwendet werden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Zeitdauer bis zur Kollision eine Möglichkeit zum Überwachen einer Wahrscheinlichkeit einer Kollision bereitstellen kann. Bei einem Auftreten einer hohen Wahrscheinlichkeit einer Kollision können durch den Staumodus Maßnahmen getroffen werden, um die Auswirkungen einer Kollision zu vermeiden oder zu verringern. Bei einem Beispiel kann ein dringender Alarm an den Fahrer ausgegeben werden, der ein Zurückkehren zu einer manuellen Steuerung anfordert. Bei einem anderen Beispiel können die Lenksteuerung und Geschwindigkeitsregelung des Fahrzeugs verwendet werden, um die unmittelbar bevorstehende Kollision zu vermeiden, oder können Aufhängungsattribute geändert werden, um die Reaktion des Fahrzeugs zu verbessern. In dem Fall, dass eine Kollision als unvermeidbar betrachtet wird, können Maßnahmen zum Minimieren der Auswirkungen der Kollision getroffen werden, wobei beispielsweise das Fahrzeug manövriert wird, um die Längsachse des Fahrzeugs nach der Kollision auszurichten, oder beschleunigt wird, um die Auswirkung einer Kollision am hinteren Ende zu verringern.
Wie oben beschrieben soll der Staumodus ein Modus, bei dem der Fahrer seine Hände nicht am Lenkrad hält, sein. In dem Fall, dass ein auswählbares Ereignis stattfindet, kann der Fahrer aufgefordert werden, durch Verfahren, wie beispielsweise Knopfeingaben, Auswahlen an einer Touch-Screen-Anzeige oder über Sprachbefehle eine Auswahl zu treffen.
Wie oben beschrieben kann eine V2V-Kommunikation als Eingang in den Staumodus verwendet werden. Wenn beispielsweise eine Gruppe von Fahrzeugen unter einer Staubedingung oder eine Teilmenge einer Gruppe von Fahrzeugen ähnlich ausgestattet ist und in Kommunikation steht, können sich die kommunizierenden Fahrzeuge auf eine koordinierte Weise bewegen, wobei eine Unsicherheit bei der Bewegung der Gruppe reduziert wird, Sensorauslesungen von nicht in Kommunikation stehenden Zielfahrzeugen oder der Straßengeometrie in der Nähe der Gruppe gemeinsam genutzt werden und eine Formation koordinierter Fahrzeuge gebildet wird. Es wird eine Anzahl von vorteilhaften Auswirkungen einer V2V-Kommunikation in Betracht gezogen, und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein.
Wie oben beschrieben können V2I-Kommunikationen als Eingang in den Staumodus verwendet werden. Beispielsweise können eine Baustelle, Verkehrsverzögerungen oder andere Details über eine V2I-Kommunikation übermittelt werden, was die Steuerung von Fahrzeugen in einem Staumodus verbessert. Solch eine Information kann Fahrzeuge auf eine Spur leiten oder steuern, was den Fluss durch einen verengten Abschnitt der Fahrbahn optimiert. Bei einer anderen Ausführungsform kann die V2I-Kommunikation ein Fahrzeug gemäß einer vorab festgelegten Umleitungsroute beraten oder anweisen, entweder für eine autonome Steuerung oder für eine Benachrichtigung des Fahrers in Erwartung des Zurückgebens der manuellen Steuerung an den Fahrer. Bei einer anderen Ausführungsform kann eine Infrastruktureinrichtung den Verkehr über einen Abschnitt der Fahrbahn überwachen und dem Fahrzeug eine Information bezüglich der Staubedingung vorab senden. Es wird eine Anzahl von vorteilhaften Auswirkungen einer V2I-Kommunikation in Betracht gezogen, und die Offenbarung soll nicht auf die hierin beschriebenen spezifischen beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein.
Der Betrieb des Staumodus kann annehmen, dass das Fahrzeug beabsichtigt, unbegrenzt auf der aktuellen Straße zu fahren, wobei darauf gewartet wird, dass der Fahrer auf der Grundlage einer gewünschten Fahrtroute eingreift. Alternativ kann der Staumodus mit GPS- und Digitalkarteneinrichtungen kombiniert werden, um den Fahrer aufzufordern, zu einem bestimmten Zeitpunkt einzugreifen. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Staumodus ausgestaltet sein, um die Spur vor einem Fahrbahnwechsel zu wechseln, der durch eine geplante Route erforderlich ist, wobei dem Fahrer ermöglicht wird, in letzter Minute einzugreifen, um einfach von der korrekten Spur auf die neue Fahrbahn zu wechseln. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Fahrzeug eine geplante Route, eine digitale Karte und andere Eingänge verwenden, die dem Fahrzeug zur Verfügung stehen, um den erforderlichen Fahrbahnwechsel zu erreichen, während der Staumodus aufrecht erhalten wird.
Die Offenbarung beschrieb bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen dieser. Weitere Abwandlungen und Änderungen können für Dritte beim Lesen und Verstehen der Beschreibung ersichtlich werden. Daher soll die Offenbarung nicht auf die bestimmte Ausführungsform/die bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, die als die Ausführungsform(en) offenbart ist/sind, die zum Ausführen dieser Offenbarung als am geeignetsten betrachtet wird/werden, sondern soll die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen, die innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche liegen.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs während einer Verkehrsbedingung eines Staus, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Fahrzeuggeschwindigkeit überwacht wird; ein Zielfahrzeug verfolgt wird, was das überwachen einer Entfernung zu dem Zielfahrzeug umfasst; wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als eine Schwellenwertstaugeschwindigkeit ist, eine Aktivierung eines Staumodus überwacht wird; auf der Grundlage von Daten von einer GPS-Einrichtung ein Ort des Fahrzeugs überwacht wird; eine Distanzhülle in Bezug auf das Fahrzeug überwacht wird; und während die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner als die Schwellenwertstaugeschwindigkeit bleibt, der Betrieb des Fahrzeugs einschließlich der Beschleunigung, Bremsung und Lenkung des Fahrzeugs auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Entfernung zu dem Zielfahrzeug, des Orts des Fahrzeugs und der Distanzhülle gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend, dass der Betrieb eines Verkehrssignals überwacht wird; und wobei der Steuerbetrieb des Fahrzeugs ferner auf dem überwachten Betrieb des Verkehrssignals basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen einer Aktivierung eines Staumodus umfasst, dass: ein Erfüllen von Bedingungen für eine Aktivierung des Staumodus auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Entfernung zu dem Zielfahrzeug ermittelt wird; eine Staumodusoption über eine Mensch-Maschine-Schnittstelleneinrichtung dargestellt wird; und eine Auswahl der Staumodusoption über die Mensch-Maschine-Schnittstelleneinrichtung überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: die Entfernung zu dem Zielfahrzeug mit der Distanzhülle verglichen wird; und eine Warnung erzeugt wird, wenn das Zielfahrzeug in der Distanzhülle liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Überwachen der Distanzhülle in Bezug auf das Fahrzeug umfasst, dass: ein Schätzwert der Zeitdauer bis zur Kollision für das Zielfahrzeug berechnet wird; der Schätzwert der Zeitdauer bis zur Kollision mit einem Schwellenwert der Zeitdauer bis zur Kollision verglichen wird; und das Verletzen der Distanzhülle auf der Grundlage des Vergleichs angegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: ein Eingang für eine Fahrersteuerung des Fahrzeugs überwacht wird; und der Steuerbetrieb des Fahrzeugs auf der Grundlage dessen beendet wird, dass der überwachte Eingang ein Überschreiben des Fahrers angibt.
Verfahrens nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: der gesteuerte Betrieb des Fahrzeugs mit einem Schwellenwert einer sicheren Bedingung verglichen wird; und auf der Grundlage des Vergleichs eine Warnung erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass: das Fahrzeug auf der Grundlage des Vergleichs zu einem Seitenstreifen der Straße navigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationen überwacht werden; und wobei der gesteuerte Betrieb des Fahrzeugs ferner auf den überwachten Fahrzeug-Fahrzeug-Kommunikationen basiert.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikationen überwacht werden; und wobei der gesteuerte Betrieb des Fahrzeugs ferner auf den überwachten Fahrzeug-Infrastruktur-Kommunikationen basiert.