DE102011112990A1

DE102011112990A1 - Automatische Fahrhilfe für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102011112990A1
Application number: DE102011112990A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-10
Filing date: 2011-09-10
Publication date: 2013-03-14

Abstract

System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten aus einer Erfahrungsdatei entnommen werden, also Strecken befahren werden, die schon einmal befahren wurden und dass dabei die Daten zu allen erforderlichen Lenk-, Brems-, Geschwindigkeitsansteuerungen aus dieser Erfahrungsdatei entnommen werden.

Description

Zusammenfassung:
Ein lernfähiges Steuerungs- und Regelsystem für Fahrzeuge in Kombination von Lenkung, Geschwindigkeit, Wegstrecke und Kollisionswarnung um auf gefahrenen Strecken rückwärts oder vorwärts nach einer kalkulierten Wende zurückzusteuern und/oder auf mehrfach befahrenen Strecken automatisch zu fahren.
Beschreibung:
Fahrzeuge, insbesondere PKW verfügen zunehmend über eine Sensorik und Aktorik zur Erfassung von Fahrzuständen bzw. zum aktiven Eingriff in die Fahrzeugsteuerung. In weit fortgeschrittener Version sind solche Fahrzeuge auch in der Lage, automatisch einzuparken – allerdings wird dabei die Fahrgeschwindigkeit selbst immer noch vom Fahrer geregelt, wohingegen die Lenkung und in verbesserten Ausführungen auch die Bremse automatisch gesteuert werden.
Mit der zunehmenden Verbreitung von E-Fahrzeugen und Hybridfahrzeugen findet die Geschwindigkeits- und Fahrtregelung immer weiter den Weg in die Praxis, so dass zunehmend Fahrzeuge gefertigt werden, die über eine weitreichende Sensorik zur Erfassung von Geschwindigkeit, Lenkwinkel, Wegstrecke und Bremseingriff und zusätzlich auch eine Aktorik zum Ansteuern von Fahrregler, Lenkung und Bremse verfügen, um ein Fahrzeug vollautomatisch zu steuern.
Allerdings sind die Systeme zur Hinderniserkennung nicht ausfall- und fehlsteuerungssicher genug, um Fahrzeuge im öffentlichen Verkehrsraum vollautomatisch fahren zu lassen.
Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, eine kombinierte Steuerung aus Lenkung und Geschwindigkeits- bzw. Fahrstreckenregelung zu entwickeln, die nicht in neuen Wegstrecken automatisch arbeitet, sondern die lediglich schon gefahrene Wegstrecken erneut reproduzieren kann. Dazu wird erfindungsgemäß die Sensorik genutzt, um auf Anforderung des Fahrers oder in einer besonderen Variante auch automatisch für die jeweils gefahrene, letzte Wegstrecke alle notwendigen Daten zu erfassen und zu speichern. Damit wird es möglich, in einem Teach-In Verfahren, das Fahrzeug die gleiche Wegstrecke vom identischen Startpunkt nochmal exakt in gleicher Weise selbsttätig fahren zu lassen.
Eine solche Lösung kann sehr effektiv genutzt werden, wenn z. B. der Weg auf einer privaten Strecke, wie einer Tiefgaragenzufahrt, einem Fahrzeugaufzug, einer Mehrfachgarage oder einer langen Grundstückszufahrt sehr häufig zurückgelegt werden muss und evtl. auf dieser Strecke sehr viele Lenk- und Rangiermanöver zu absolvieren sind und schlechte Sichtbarkeit von Mindernissen die Aufgabe zusätzlich erschwert. Für einen solchen Fall kann z. B. ein besonders versierter Fahrer die Strecke einmal perfekt abfahren, die Fahrt wird dabei von der erfindungsgemäßen Anlage protokolliert (Teach-In) und die identische Fahrt kann dann beliebig oft abgerufen werden.
In einer besonderen Ausführung wird das Fahrtprotokoll auf die Wegstreckendaten reduziert und die protokollierte Geschwindigkeit aus dem Teach-In Protokoll wird auf eine andere, für die automatische Fahrt bessere Geschwindigkeit umgewandelt.
Diese Geschwindigkeitsänderung kann begründet sein aus der Tatsache, dass Sichteinschränkungen, die ein Fahrer hat, für die Automatik nicht zutreffen oder dass eine Automatik zusätzlich Sicherheitsaspekte berücksichtigen muss oder dass die Bedienung der Steuerung in der Aktorik zu einer anderen Geschwindigkeitsverteilung führt.
Auf Wegstrecken, die weiteren Personen oder Fahrzeugen zugänglich sind, könnten Hindernisse oder auch Personen die Wegstrecke blockieren, die bei der Teach-In Fahrt nicht vorhanden waren. Damit würde ein Fahrzeug, das eine Fahrt ohne Regelung in einer einfachen Steuerung kopiert, einer Kollisionsgefahr ausgesetzt. Deswegen wird erfindungsgemäß eine Kollisionssensorik, wie die bekannten Abstandssensoren, die als Einparkhilfe in vielen Fahrzeugen vorhanden sind und/oder Kameras zum weiteren Regeleingriff vorgesehen, so dass ein erfindungsgemäß geführtes Fahrzeug auf seiner automatischen Fahrt einerseits dem Wegführungsprofil aus dem Teach-In folgt und zusätzlich einer laufenden Kollisionsüberwachung durch die beschriebenen Kollisionssensoren unterworfen ist.
Für den Fall, dass ein Hindernis die Weiterfahrt versperrt ist eine Rückmeldung zum Fahrer vorgesehen, die per Funksignal oder per SMS o. Ä. Übertragung über diese Situation informiert, so dass sich der Fahrer für diesen Fall zum Fahrzeug begeben und wieder selbst steuern kann. In häufig von mehreren Fahrzeugen befahrenen Strecke ist zusätzlich ein Signal zur Streckenfreigabe vorgesehen, das ausgelöst wird, sobald der Fahrer die Automatik aktiviert.
Ein Problem des erfindungsgemäß beschriebenen Systems besteht darin, dass der Startpunkt der Automatikfahrt präzise definiert werden muss. Für den Fall, dass der Fahrer des Fahrzeuges bei der Übergabe das Fahrzeug in eine andere Position oder in eine andere Orientierung gebracht hat, z. B. durch Schrägstellung des Fahrzeuges oder durch einen Lenkeinschlag, würde insofern ein Problem entstehen, als die Automatik das Fahrzeug in der programmierten Wegstrecke fahren würde, dieses Profil aber in Relation zur Realität abweichen würde. Schon eine kleine Abweichung würde bei hinreichend langer Wegstrecke zu einem sehr großen, kumulativen Fehler führen.
Für diesen Fall wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine ortsfeste Sensorik in der Nähe des Eingangspunktes der Automatikfahrt angebracht wird, mit der die Fahrzeugposition sehr präzise erfasst wird, so dass mögliche Positions- und Lageabweichungen auf den ersten Metern der Wegstrecke kompensiert werden und/oder das Fahrzeug in einer separaten Rangierfahrt in die identische Ausgangskondition gebracht wird. Bei langen Fahrtstrecken sind weitere solche Sensorpunkte auf der Wegstrecke verteilt und erlauben so eine Korrektur bzw. vermeiden die Kumulation von Abweichungen.
In einer weiteren, vereinfachten Ausführung werden statt dieser Sensoren über eine Automatik markante Wegpunkte erfasst, wie Fahrbahnmarkierungen, Gebäudekanten und -ecken, Fliesenmuster etc. die eine Kamera optisch erkennen kann und/oder die mit den Distanzsensoren eindeutig erkannt werden können.
In einer Erweiterung der Erfindung wird ein Programm zur Wegstreckenumkehr über den Prozessrechner erstellt, so dass das Fahrzeug immer eine beliebige, in der Länge nur von den Fehlerkumulationsgrenzen und der Speicherkapazität für die Wegstrecken- und Aktorikprotokolle begrenzte Fahrstrecke in automatischer Fahrt zurückfahren kann. Komplizierte Fahrten durch Tiefgaragen oder Rangierbewegungen in engen Parkplätzen können so selbsttätig vom Fahrzeug übernommen werden, wobei in diesem Fall und auf öffentlich zugänglichen Verkehrsflächen der Fahrer in passiver Überwachung präsent sein kann.
In einer anderen Variante enthält die Fahrtautomatik eine selbsttätige Wendefunktion mit der erreicht werden kann, dass das Fahrzeug die zuletzt gefahrene Wegstrecke nicht wie vorher beschrieben durch Umkehrung rückwärts zurücklegt, sondern ein präzises Wendemanöver durchführt und die Rückfahrt dann in Vorwärtsfahrt zurücklegt.
Dieses Wendemanöver kann auch vom Fahrer durchgeführt werden, wenn z. B. in engen Räumen die automatische Wende wegen Kollisionsgefahr nicht durchgeführt werden kann, wobei in diesem Fall die Wendefahrt protokolliert wird und der Bordrechner die Rückführung auf die automatische Rückfahrtstrecke durch eine selbsterrechnete Anschlussstrecke zurückfindet. Dabei übergibt der Fahrer an einem Punkt, den er als hindernisfrei erkennen kann, an die Automatik, die eine entsprechende Anschlussrechnung ausführt.
In einer vereinfachten Variante wird das System genutzt, um eine einfache, gerade Fahrt in Längsrichtung selbsttätig auszuführen für die Distanz von z. B. einer Fahrzeuglänge. Damit ist der in diesem Fall außen stehende Fahrer in der Lage, bei schlechter Zugänglichkeit z. B. in engen Parktaschen das Fahrzeug in eine günstige Zugangsposition zu manövrieren. In dieser Variante ist u. U. zusätzlich eine Fernsteuerung für Kurskorrekturen von außen vorgesehen.
Besonders geeignet ist das System für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, da die erforderliche Sensorik und Aktorik sehr viel einfacher ist, die bei verbrennungsmotorisch getriebenen Fahrzeugen sehr aufwendig und teilweise nicht umkehrbar eindeutig ist wegen Schlupfdrehzahlen (z. B. im Wandler oder Kupplungen) oder wegen variabler Übersetzung im Getriebe sowie in der Ansteuerung des Motors selbst. Für E-Fahrzeuge ist eine Integration der Fahrwegerfassung direkt in die Leistungselektronik integrierbar bzw. mit den Daten der Leistungselektronik kompatibel.

Claims

System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten aus einer Erfahrungsdatei entnommen werden, also Strecken befahren werden, die schon einmal befahren wurden und dass dabei die Daten zu allen erforderlichen Lenk-, Brems-, Geschwindigkeitsansteuerungen aus dieser Erfahrungsdatei entnommen werden.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckeninformationen unverändert übernommen werden, die Geschwindigkeit jedoch neu der automatischen Fahrt entsprechend optimiert wird.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das System einen Berechnungsalgorithmus enthält, der eine Streckenumkehr erlaubt.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckenumkehr auch eine Wendesteuerung enthält, so dass das Fahrzeug nicht rückwärts sondern nach einer Wendefahrt, die den Anschlusspunkt zur Rückfahrt automatisch berechnet und wieder findet, vorwärts an den Ausgangspunkt zurückkehrt.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik in der Nähe des jeweiligen Startpunktes der hinterlegten Strecken angebracht ist, mit der die genaue Position und Orientierung des Fahrzeuges am Startpunkt ermittelt wird und das Fahrzeug auf den ersten Teilstücken präzise und automatisch auf den angepeilten Pfad gebracht werden kann.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bilderkennungssoftware markante Punkte auf der Strecke, die vorhanden sind und/oder eigens zu diesem Zweck angebracht sind und die über Sensoren und/oder Kameras erfasst werden können, zur Justierung benutzt um eine kumulative Abweichung zu kompensieren.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kollisionswarnsystem in das Fahrzeug integriert wird, über Distanzsensoren und/oder Kameras und dass damit Hindernisse erkannt werden können, so dass auch eine führerlose vollautomatische Fahrt ohne Kollisionsrisiko möglich wird.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Ankunftsprotokoll an den abwesenden Fahrer schickt per Funksignal, email, SMS o. Ä.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Störung auf der automatischen Fahrt eine Meldung an den Fahrer per Funksignal, email, SMS o. Ä. erfolgt.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontrolle über die Hindernisfreiheit der Strecke erfolgt, in dem ein zentraler Sender automatische Fahrten protokolliert und bei einem Fahrtauftrag prüft, ab die letzte Fahrt abgeschlossen wurde und die Strecke frei ist und diese Information mit jedem Auftrag zur automatischen Fahrt überträgt.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass das automatische Steuerungssystem für elektrisch oder teilelektrisch angetriebene Fahrzeuge verwendet wird.
System zur Steuerung und Regelung von Fahrzeugen um voll- oder teilautomatische Fahrten durchzuführen, dadurch gekennzeichnet, dass in elektrischer Fahrt die Daten der internen Motorsteuerung bzw. der Leistungselektronik mit den Daten der übrigen Sensoren verbunden werden, um die Berechnung der Fahrsteuerung durchzuführen.