DE102012207549A1

DE102012207549A1 - System und Verfahren zum Einstellen der Sanftheit für eine Fahrspurzentrierungs-Lenkungssteuerung

Info

Publication number: DE102012207549A1
Application number: DE102012207549A
Authority: DE
Inventors: Jin-woo Lee; Bakhtiar Brian Litkouhi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-05-05
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2012-11-08
Also published as: CN102765385A; US20120283911A1; CN102765385B

Abstract

Ein Verfahren und ein System können das Erhalten einer Zeit bis zum Abschluss eines Fahrspurzentrierungsmanövers für ein Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, enthalten. Auf der Grundlage einer erfassten gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu einer erfassten Mittellinie, wie durch die Zeit bis zum Abschluss bestimmt ist, kann ein Fahrspurzentrierungsweg für das Manöver berechnet werden. Es kann eine Lenkungseinstellung, die für das Fahrzeug zum Ausführen des Manövers in Bezug auf den berechneten Fahrspurzentrierungsweg erforderlich ist, berechnet und auf das Fahrzeug angewendet werden.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Lenkungssteuerung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Einstellung der Sanftheit einer Fahrspurzentrierungsfunktion eines Lenkungssteuersystems.
HINTERGRUND
Moderne Fahrzeuge können mit Fähigkeiten für den autonomen Betrieb versehen sein. Wenn sie autonom betrieben werden, ist die Notwendigkeit des Fahrereingriffs verringert. Der Betrieb ohne ständigen Fahrereingriff kann die Fahrerermüdung verringern. Der autonome Betrieb in einem modernen Fahrzeug kann durch Nutzung von Informationen, die von Sensoren erhalten werden, die in dem Fahrzeug angebracht sind, ergänzt werden. Solche Sensoren (z. B. Radar oder eine Kamera) können die Anwesenheit anderer Fahrzeuge, die Ränder einer Straße oder Fahrspur und verschiedene Objekte, die auf oder in der Nähe der Straße vorhanden sind, detektieren.
Zum Beispiel ist der Tempomat, in dem ein Fahrzeugbetreiber eine Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt, die das Fahrzeug aufrechterhält, seit langem verfügbar. In jüngerer Zeit sind adaptive Tempomatsysteme entwickelt worden, die die Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit erfassten Bedingungen einstellen können. Zum Beispiel kann der adaptive Tempomat das Fahrzeug verlangsamen, wenn ein Sensor detektiert, dass ein langsamer bewegtes Fahrzeug voraus ist.
Es sind automatische Lenkungssteuermechanismen beschrieben worden, um wenigstens eine beschränkte autonome Lenkung bereitzustellen. Zum Beispiel sind autonome Lenksysteme für solche Aufgaben wie das Zurückführen eines Fahrzeugs in die Mitte einer Fahrspur, das Halten eines Fahrzeugs in der Mitte einer Fahrspur und das Wechseln einer Fahrspur beschrieben worden. Ein Aspekt, der hinsichtlich der automatischen Lenkung behandelt worden ist, ist das Bestimmen eines Wegs, der mit den Fahrzeugfähigkeiten und mit einem voreingestellten Komfortniveau für den Fahrer und für die Mitfahrer vereinbar ist. Üblicherweise beruht die Bestimmung des Wegs auf einer detektierten Fahrbahn und auf einem detektierten gegenwärtigen Zustand des Fahrzeugs.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann eine Ausführungsform eines Verfahrens und eines Systems zum Einstellen der Sanftheit einer Fahrspurzentrierungssteuerung das Erhalten, Annehmen, Empfangen oder Bestimmen einer Zeit bis zum Abschluss eines Übergangs zum Fahrspurzentrierungsmanöver für ein Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, enthalten. Auf der Grundlage einer erfassten gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu einer erfassten Mittellinie, und wie durch die Zeit bis zum Abschluss bestimmt ist, kann ein Fahrspurzentrierungsweg für das Manöver berechnet werden. Es kann eine Lenkungseinstellung, die für das Fahrzeug zum Ausführen des Manövers in Bezug auf den berechneten Fahrspurzentrierungsweg erforderlich ist, berechnet und auf das Fahrzeug angewendet werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der Gegenstand der Erfindung ist insbesondere in dem abschließenden Abschnitt der Patentschrift dargelegt und charakteristisch beansprucht. Allerdings kann die Erfindung sowohl hinsichtlich der Organisation als auch des Betriebsverfahrens zusammen mit Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen davon am besten verstanden werden mit Bezug auf die folgende ausführliche Beschreibung, wenn sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen:
1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Fahrspurzentrierungssystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 schematisch ein Beispiel einer Wirkung verschiedener Sanftheitsgrade auf einem berechneten Fahrzeugweg für die automatische Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
3 graphisch ein Beispiel einer Wirkung verschiedener Sanftheitsgrade auf die automatische Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4A das Ergebnis der Einstellung der Sanftheit der Fahrspurzentrierung durch Bestimmung einer Zeitdauer für den Abschluss der Fahrspurzentrierung an einem Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
4B ein Ablaufplan eines Verfahrens für die Einstellung der Sanftheit der Fahrspurzentrierung durch Bestimmung einer Zeitdauer für den Abschluss der Fahrbahnzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Bezugszeichen können unter den Zeichnungen wiederholt sein, um entsprechende oder analoge Elemente anzugeben. Darüber hinaus können einige der in den Zeichnungen gezeigten Blöcke zu einer einzelnen Funktion kombiniert sein.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um ein gründliches Verständnis von Ausführungsformen der Erfindung zu schaffen. Allerdings versteht der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, dass die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ohne diese spezifischen Einzelheiten verwirklicht werden können. In anderen Fällen sind gut bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und Schaltungen nicht ausführlich beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung nicht zu verdecken.
Soweit nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist, beziehen sich, wie aus den folgenden Diskussionen offensichtlich ist, überall in der Beschreibung Diskussionen, die Begriffe wie etwa ”verarbeiten”, ”berechnen”, ”speichern”, ”bestimmen” oder dergleichen nutzen, auf die Aktion und/oder auf Prozesse eines Computers oder Computersystems oder einer ähnlichen elektronischen Computervorrichtung, die Daten, die als physikalische wie etwa als elektronische Größen innerhalb der Register und/oder Speicher des Computersystems dargestellt sind, in andere Daten, die ähnlich als physikalische Größen innerhalb der Speicher, Register oder anderer solcher Informationsspeicherungs-, Informationsübertragungs- oder Informationsanzeigevorrichtungen des Computersystems dargestellt werden, manipuliert und/oder transformiert.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein automatischer Fahrspurzentrierungsprozess mit einer veränderlichen Sanftheit arbeiten. Die Sanftheit kann die Geschwindigkeit (z. B. schnell oder allmählich) bestimmen, mit der veranlasst wird, dass eine Lenkungseinstellung ein Fahrzeug in einer Fahrspur zentriert. Die veränderliche Sanftheit kann z. B. in Übereinstimmung mit der Präferenz oder Gewohnheiten eines Fahrers eingestellt werden. Zum Beispiel kann ein Fahrzeug eine Steuerung enthalten, um eine Eingabe (z. B. durch einen Fahrer) eines gewünschten Sanftheitsparameters oder -werts (z. B. als ein kontinuierlicher Parameter oder als eine Auswahl aus einer begrenzten Anzahl von Auswahlen) zu ermöglichen. Der Sanftheitsbereich, der verfügbar ist, kann von dem Typ des Fahrzeugs oder von den Fähigkeiten des Fahrzeugs (z. B. Luxus- oder Familienfahrzeug gegenüber Sportfahrzeug) abhängen.
Für die Zwecke dieser Beschreibung ist die automatische Fahrspurzentrierung so zu verstehen, dass sie sich auf das automatische Führen eines Fahrzeugs bezieht, um eine vorgegebene Strecke oder Position in Bezug auf einen Rand oder eine Mittellinie einer Fahrspur oder Fahrbahn zu erreichen und aufrechtzuerhalten. In einigen Ausführungsformen kann die automatische Fahrspurzentrierung das Führen eines Fahrzeugs zum Wechseln von Fahrspuren (z. B. das Führen des Fahrzeugs in die Mitte einer Fahrspur, die zu einer Fahrspur, in der das Fahrzeug gegenwärtig fährt, benachbart ist) oder die Fahrt entlang einer außermittigen Strecke, die näher zu einer Seite einer Fahrspur als zu der Anderen ist, enthalten.
Außerdem ist die automatische Fahrspurzentrierung so zu verstehen, dass sie sich auf das Führen eines Fahrzeugs zu oder entlang einer vorgegebenen Strecke oder Position bezieht, die in Bezug auf eine definierte Fahrbahn definiert ist, gleich, ob die Fahrbahn in der Weise markiert ist, dass sie getrennte Fahrspuren aufweist, oder nicht. Somit ist der Begriff ”Fahrspur” ebenfalls so zu verstehen, dass er sich auf irgendeine definierte Fahrbahn bezieht.
In Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Fahrzeug mit einem System zur automatischen Fahrzeugzentrierung einen oder mehrere Sensoren enthalten. Die Sensoren erfassen automatisch Informationen, die ermöglichen, dass ein Prozessor des Systems eine Position des Fahrzeugs in Bezug auf eine Fahrspur sowie eine Bewegung des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrspur bestimmt. Außerdem können Informationen von einem oder von mehreren Sensoren, die einen Betriebszustand des Fahrzeugs (z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Gierrate, Lenkwinkel) angeben, erfasst werden. Das Fahrzeug kann eine Eingabevorrichtung enthalten, wodurch ein Fahrer eine Entscheidung zum Aktivieren oder Deaktivieren der Fahrspurzentrierung angeben kann und wodurch der Fahrer eine bevorzugte Sanftheit angeben kann. Zum Beispiel kann die Eingabevorrichtung eine Eingabe annehmen, die in einen Sanftheitsgrad übersetzt wird.
Auf der Grundlage der erfassten Informationen sowie auf der Grundlage der angegebenen bevorzugten Sanftheit kann ein Fahrspurzentrierungssystem einen Übergangsweg berechnen, den das Fahrzeug nehmen soll, um die Fahrspurzentrierung zu erzielen, um z. B. von einem nicht zentrierten (z. B. durch den Fahrer betriebenen) Weg zu einem zentrierten (z. B. autonomen) Weg zu gehen. Wie es diskutiert ist, kann ”zentriert” einen Weg enthalten, der gerade (oder gekrümmt auf einer Straße mit konstanter Krümmung oder veränderlicher Krümmung) entlang einer Fahrspur ist oder ihr folgt, der aber in dem Umfang, in dem das Fahrzeug näher zu einer Seite der Fahrspur oder Straße als zu der Anderen ist, ”außermittig” ist. Das System kann dann die Lenkung des Fahrzeugs so betreiben, dass es dem berechneten Übergangsweg folgt. Zu verschiedenen Zeitintervallen oder innerhalb von Zeitdauern, die durch das System bestimmt sind, wird eine Relativposition oder -bewegung des Fahrzeugs zu dem berechneten Übergangsweg bestimmt und dementsprechend eine Lenkungseinstellung vorgenommen.
In einer Ausführungsform kann ein Fahrspurzentrierungsübergangsmanöver das Bereitstellen von Fahr- oder Lenkanweisungen (z. B. Lenkradpositionen) enthalten, die erforderlich sind, um den Weg eines Fahrzeugs von einem nicht fahrspurzentrierten Weg zu einem fahrspurzentrierten Weg zu bewegen. Der fahrspurzentrierte Weg kann der Weg sein, von dem berechnet worden ist, dass er ein geführter Weg entlang der Fahrspur ist. Der Weg kann durch den Rand einer Straße, durch einen Satz von Fahrspurmarkierungen oder durch eine Mittellinie, die eine abstrakte Linie sein kann, die durch das System relativ zu den Rändern oder Linien bestimmt wird, definiert sein. Zum Beispiel kann eine Mittellinie der Weg sein, den ein Fahrspurzentrierungssystem relativ zu einer Fahrspur oder Straße einstellt. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Mittellinie außermittig sein, z. B. dazu ausgelegt sein, den Fahrer weiter von einer Seite der Fahrspur zu halten. Ein Fahrspurzentrierungsübergangsweg kann berechnet werden, um das Fahrzeug von einem nicht zentrierten Weg zu dem Fahrspurzentrierungsweg zu manövrieren. Der Fahrspurzentrierungsweg kann durch die Mittellinie definiert sein. Während, wie hier diskutiert ist, wenn ein Fahrspurzentrierungssystem initiiert wird, ein Übergangsweg von dem Weg des Fahrzeugs, wenn es durch einen Fahrer betrieben wird, zu einem zentrierten oder geführten Weg genommen wird, kann das Fahrspurzentrierungssystem so arbeiten, dass es das Fahrzeug führt, während es auf dem Übergangsweg ist und wenn das Fahrzeug auf dem geführten Weg ist.
1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugs mit einem Fahrspurzentrierungssystem in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Fahrzeug 10 enthält ein System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung und ein Lenkrad 11. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann das Fahrzeug 10 z. B. in der Weise steuern, dass es veranlasst, dass das Fahrzeug 10 entlang der Mittellinie 22 (die in der Weise zu verstehen ist, dass sie irgendeine gewünschte Strecke repräsentiert, die relativ zu Fahrspurmarkierungen 24, zum Rand einer Straße oder zu einer anderen definierten gewünschten Strecke definiert ist) der Fahrspur 20 oder einer Straße oder eines anderen Wegs fährt.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann einen Prozessor 9 und einen Speicher 7 enthalten.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann eine nicht temporäre Datenablagevorrichtung 17 zum Speichern programmierter Anweisungen sowie Daten, die durch das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung erfasst und erzeugt werden, enthalten oder mit ihr kommunizieren. Der Prozessor 9 kann einer oder mehrere Controller oder Zentraleinheiten sein und kann Anweisungen oder Code, die im Speicher 9 und/oder in der Ablage 17 gespeichert sind, ausführen, um Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auszuführen.
Die nicht temporäre Datenablagevorrichtung 17 kann z. B. ein Schreib-Lese-Speicher (RAM), ein Nur-Lese-Speicher (ROM), ein dynamischer RAM (DRAM), ein synchroner DRAM (SD-RAM), ein Speicherchip mit doppelter Datenrate (DDR), ein Flash-Speicher, ein flüchtiger Speicher, ein nicht flüchtiger Speicher, ein Cache-Speicher, ein Puffer, eine Kurzzeit-Speichereinheit, eine Langzeit-Speichereinheit oder andere geeignete Speichereinheiten oder Ablageeinheiten sein oder enthalten. Die Datenablagevorrichtung 17 kann mehrere Speichereinheiten sein oder enthalten. Die Datenablagevorrichtung 17 kann z. B. ein Festplattenlaufwerk, ein Diskettenlaufwerk, ein Kompakt-Disk-Laufwerk (CD-Laufwerk), ein CD-Recordable-Laufwerk (CD-R-Laufwerk), eine Universal-Serial-Bus-Vorrichtung (USB-Vorrichtung) oder eine andere geeignete Wechsel- und/oder Festablageeinheit sein oder enthalten und kann mehrere oder eine Kombination solcher Einheiten enthalten.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann mit einem oder mehreren Systemen oder Anordnungen des Fahrzeugs 10 verbunden sein oder kommunizieren.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann an oder innerhalb eines Armaturenbretts oder an anderer Stelle innerhalb eines Fahrgastraums des Fahrzeugs 10 angebracht sein. Alternativ kann sich das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung in einem Kofferraum, Motorraum oder anderen Raum des Fahrzeugs 10 befinden. Alternativ kann das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung eine oder mehrere tragbare Vorrichtungen enthalten, die in das Fahrzeug 10 eingesteckt oder auf andere Weise (z. B. fern oder drahtlos) mit ihm verbunden werden können. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann ein Teil eines herkömmlichen Fahrzeugortsdetektierungssystems etwa einer globalen Positionsbestimmungssystem-Vorrichtung (GPS-Vorrichtung) sein, ihm zugeordnet sein, Informationen von ihm annehmen oder es enthalten.
Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann eine Eingabe von einem oder mehreren Sensoren oder Eingabevorrichtungen empfangen, die zusammen durch die Eingabe 19 angegeben sind.
Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 befindet sich üblicherweise dort, wo auf sie zweckmäßig durch einen Fahrer (wobei festzustellen ist, dass er einen Fahrer, einen Mitfahrer, eine Person, die das Fahrzeug 10 fernbedient, oder eine Bordvorrichtung oder ferne Vorrichtung, die das Fahrzeug 10 automatisch steuert, umfassen kann) zugegriffen werden kann. Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 kann z. B. an einem Armaturenbrett des Fahrzeugs 10, an einem Lenkrad 11 des Fahrzeugs 10, an einer Lenksäule des Fahrzeugs 10, an einem Instrumentengruppenfeld oder an einer Radiokonsole angebracht sein. Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 kann eine tragbare Vorrichtung enthalten, die durch den Fahrer an einem zweckmäßigen Ort innerhalb eines Fahrgastraums des Fahrzeugs 10 angeordnet werden kann.
Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 kann wenigstens eine Nutzersteuereinrichtung 14a enthalten. Die Nutzersteuereinrichtung 14a kann z. B. eine oder mehrere Schaltflächen, Knöpfe, Touchpanels oder Hebel enthalten. Die Nutzersteuereinrichtung 14a kann ermöglichen, dass ein Fahrer das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung steuert, aktiviert oder deaktiviert. Wenn die automatische Fahrspurzentrierungssteuerung 16 aktiviert ist, kann sie die Lenkung des Fahrzeugs steuern, und wenn sie deaktiviert ist, kann die Lenkung des Fahrzeugs durch den Fahrer, der das Fahrzeug unter Verwendung des Lenkrads 11 oder anderer Steuereinrichtungen manuell lenkt, gesteuert werden. Die Nutzersteuereinrichtung 14a kann außerdem ermöglichen, dass ein Fahrer eine Sanftheit auswählt, die in einen Sanftheitsfaktor umgesetzt werden soll, der durch das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung beim Steuern des Fahrzeugs 10 angewendet werden soll.
Die Fahrerschnittstellenvorrichtung 14 kann eine Ausgabevorrichtung 14b enthalten. Die Ausgabevorrichtung 14b kann z. B. einen Anzeigebildschirm und ein Indikatorlicht oder -feld, ein Ziffernblatt oder eine Audioausgabevorrichtung wie etwa einen Lautsprecher enthalten. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann dem Fahrer z. B. über die Ausgabevorrichtung 14b einen gegenwärtigen Status oder eine Warnung übermitteln.
Die Eingabe 19 kann eine Kamera 12 enthalten. Die Kamera 12 kann eine oder mehrere Bilderzeugungsvorrichtungen enthalten, die bildbasierte Informationen für das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung bereitstellen. Üblicherweise enthält die Kamera 12 wenigstens eine nach vorn (in der üblichen Fahrtrichtung) weisende Kamera. Die nach vorn weisende Kamera kann ein ausreichendes Blickfeld und eine ausreichende Auflösung besitzen und kann geeignet darauf gerichtet sein, die Detektierung von Fahrspurmarkierungen 24, die die Seiten der Fahrspur 20 oder die Ränder einer Straße oder eines Wegs angeben, zu ermöglichen. Zum Beispiel kann eine nach vorn weisende Kamera hinter einem Rückspiegel oder an irgendeinem anderen Ort innerhalb oder am Fahrzeug 10 angebracht sein. Der Ort kann so gewählt sein, dass er die Sicht des Fahrers auf die Straße vor dem Fahrzeug 10 nicht verdeckt.
Die Kamera 12 kann in der Lage sein, Bilder oder Videoteilbilder mit einer ausreichenden Rate, um dem Betrieb des Systems 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung zu ermöglichen, zu erfassen. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung enthält Bildverarbeitungsfähigkeiten, um ein durch die Kamera 12 erfasstes Bild zu interpretieren. Die Verarbeitung eines oder mehrerer durch die Kamera 12 erfasster Bilder kann Informationen hinsichtlich einer Position des Fahrzeugs 12 in Bezug auf die Mittellinie 22 bereitstellen. Die Verarbeitung kann außerdem eine berechnete Form der Fahrspur 20 und der Mittellinie 22 in einem Gebiet vor dem Fahrzeug 10 liefern. Zum Beispiel kann die Verarbeitung dazu führen, dass eine Fahrspurmarkierung 24 oder eine Mittellinie 22 durch eines oder mehrere einer Polynomialgleichung zweiter Ordnung oder höherer Ordnung, einer Fahrspurposition in Bezug auf eine Mitte des Fahrzeugs 12, eines Fahrtrichtungswinkels, einer Krümmung oder einer Krümmungsänderungsrate dargestellt wird.
Die Kamera 12 kann zwei oder mehr Bilderzeugungsvorrichtungen enthalten, die in unterschiedlichen Spektralbereichen arbeiten. Der Betrieb in zwei oder mehr Spektralbereichen kann z. B. dazu verwendet werden, die Detektierbarkeit der Fahrspurmarkierung 24 zu verbessern oder den Bereich von [engl.: ”range of range of”] Bedingungen (z. B. wetterbezogene oder Beleuchtungsbedingungen), unter denen die Fahrspurmarkierung 24 detektiert werden kann, zu erweitern. Zwei oder mehr Kameras, die in unterschiedliche Richtungen gerichtet sind oder eine einzelne Szene aus verschiedenen Winkeln betrachten (z. B. ein Fernglas bilden), können die Fähigkeiten des Systems 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung weiter verbessern. Zum Beispiel können eine oder mehrere nach hinten weisende Kameras (z. B. zusammen mit einer Karte oder einem GPS) verwendet werden, um die Fahrspurerfassungsfähigkeit der nach vorn weisenden Kamera zu verbessern.
Alternativ oder zusätzlich zur Kamera 12 kann die Eingabe 19 Daten von irgendeinem anderen Sensor enthalten, der eine Fahrspur, eine Straßenmarkierung oder einen Straßenrand detektieren kann. Zum Beispiel kann die Fahrspur unter Verwendung elektronischer Markierungen umrissen sein, die unter Verwendung eines geeigneten elektromagnetischen Detektors detektierbar sind. Die Fahrspurdetektierung kann durch Informationen von einer GPS-Vorrichtung mit Bezug auf eine Kartendatenbank verbessert werden.
Die Eingabe 19 kann eine Radarvorrichtung 13 enthalten. Die Radarvorrichtung 13 kann eine oder mehrere Radarvorrichtungen verschiedener Reichweiten enthalten. Die Radarvorrichtung 13 kann die Detektierung und Bestimmung der Relativposition und -bewegung eines Objekts 26 ermöglichen. Das Objekt 26 kann z. B. ein anderes Fahrzeug, ein Hindernis oder ein festes Objekt in der oder benachbart zu der Fahrspur 20 oder einen Fußgänger enthalten. Das System 16 zur automatischen Fahrspur-Zentrierung kann seine Steuerung des Fahrzeugs 10 in der Weise einstellen, dass eine Kollision oder eine nahe Begegnung mit dem Objekt 26 vermieden wird. Alternativ oder zusätzlich zur Radarvorrichtung 13 kann die Eingabe 19 eine Eingabe von irgendeiner Vorrichtung, die Objekte detektieren kann, enthalten. Solche Vorrichtungen können z. B. einen Laserentfernungsmesser, ein LIDAR oder einen Schallentfernungsmesser enthalten.
Die Eingabe 19 kann eine Eingabe vom Fahrzeugsensor 15 enthalten. Der Fahrzeugsensor 15 kann einen oder mehrere Sensoren enthalten, die Informationen von Systemen des Fahrzeugs 10 erfassen. Diese Informationen können einen gegenwärtigen Betriebszustand des Fahrzeugs 10 angeben oder können Informationen hinsichtlich der Bewegung des Fahrzeugs 10 bereitstellen. Zum Beispiel kann der Sensor 15 eine Eingabe von einem Bord- oder tragbaren GPS-System, Geschwindigkeitsmesser, Beschleunigungsmesser, Gyroskop, Kompass, Lenkungssensor oder Tachometer enthalten.
Die Eingabe 19 kann durch den dem System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung zugeordneten Prozessor 9 verarbeitet werden, um Informationen hinsichtlich gemessener oder abgeleiteter Größen bereitzustellen, die die Bewegung des Fahrzeugs 10 repräsentieren. Diese Größen können z. B. die Geschwindigkeit, die Beschleunigung, einen Fahrtrichtungswinkel, eine Gierrate, eine seitliche Geschwindigkeit (die z. B. alle von einem Lenkungssensor oder von einem anderen Sensor des Fahrzeugsensors 15 abgeleitet sind) und eine seitliche Position in der Fahrspur 20 (die z. B. von einer nach vorn weisenden Kamera der Kamera 12 abgeleitet ist) des Fahrzeugs 10 enthalten.
Als ein Ergebnis der Analyse der Eingabe 10 kann das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung einen Weg des Fahrzeugs 10 für eine vorgegebene Zeitdauer berechnen. Das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung kann die Lenkung des Fahrzeugs 10 über einen Lenkaktuator 18 steuern. Der Lenkaktuator 18 kann z. B. ein elektrisches Servolenksystem (EPS-System) oder ein aktives Vorderachslenksystem (AFS-System), das alternativ durch einen Fahrer unter Verwendung des Lenkrads 11 betreibbar ist, enthalten. Der Lenkaktuator 18 kann einen oder mehrere Motoren oder Servomotoren, die Straßenräder (z. B. die Reifen 8) oder andere Teile des Lenksystems in Übereinstimmung mit dem berechneten Weg drehen können, enthalten. Außerdem muss ein Weg berechnet werden, um das Fahrzeug von einem nicht zentrierten (z. B. durch einen Fahrer betriebenen) Weg zu einem zentrierten (z. B. durch ein Fahrspurzentrierungssystem autonom betriebenen) Weg zu überführen. Dieser Übergangsweg von einer fahrerbetriebenen Betriebsart zu einer Betriebsart mit automatischer Fahrspurzentrierung kann plötzlich und aggressiv, sanft und allmählich oder dazwischen sein. Der berechnete Übergangsweg kann unter Verwendung einer Funktion der Sanftheit oder eines Sanftheitswerts, die bzw. der über die Fahrerschnittstelle 14 in das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung eingegeben wird, berechnet werden.
2 veranschaulicht schematisch ein Beispiel einer Wirkung verschiedener Sanftheitsgrade auf einem berechneten Fahrzeugweg für den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In Bezug auf 2 und in Bezug auf andere Figuren, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, stellt die Diskussion zwei verschiedene Sanftheitsgrade des Fahrspurzentrierungsübergangs gegenüber, von denen einer als ”konservativ” bezeichnet ist und der andere als ”nicht konservativ” (oder ”aggressiv”) bezeichnet ist. Allerdings ist festzustellen, dass ein Kontinuum von Sanftheitsgraden möglich ist. Die Sanftheitsgrade können anders bezeichnet sein, und wie im Folgenden beschrieben ist, kann ihnen jeweils ein Zahlenwert zugeordnet sein.
Der konservative Fahrspurzentrierungsübergang 40 und der nicht konservative Fahrspurzentrierungsübergang 40' veranschaulichen, dass ein Fahrer einen sanften Weg bzw. einen weniger sanften Weg ausgewählt hat. Die Fahrzeuge 10a–10d repräsentieren Positionen eines einzelnen Fahrzeugs zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten während eines konservativen Fahrspurzentrierungsübergangs 40. Ähnlich repräsentieren die Fahrzeuge 10a'–10d' Positionen eines einzelnen Fahrzeugs zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten während eines nicht konservativen Fahrspurzentrierungsübergangs 40'. In beiden Fällen wird das Fahrzeug von der Fahrt in der Nähe der Fahrspurmarkierung 24 (die Fahrzeuge 10a und 10a'), wenn das Fahrzeug z. B. nicht unter dem Betrieb eines Fahrspurzentrierungssystems steht, zur Fahrt entlang der Mittellinie 22, wenn das Fahrzeug unter dem Betrieb eines Fahrspurzentrierungssystems steht, manövriert. Wie diskutiert ist, kann ein Fahrspurzentrierungssystem ein Fahrzeug auf einem Weg nicht in der Mitte einer Fahrspur manövrieren.
Im konservativen Übergang zur Fahrspurzentrierung 40 folgt das Manöver dem Manöverweg 42. Der Manöverweg 42 beginnt bei der Anfangsposition 44a und endet bei der Endposition 44b. Ähnlich folgt das Manöver beim nicht konservativen Übergang zur Fahrspurzentrierung 40 dem Manöverweg 42'. Der Manöverweg 42' beginnt bei der Anfangsposition 44a' und endet bei der Endposition 44b'.
Beim Vergleich des konservativen Übergangs zur Fahrspurzentrierung 40 mit dem nicht konservativen Übergang zur Fahrspurzentrierung 40' ist festzustellen, dass die Entfernung zwischen der Anfangsposition (z. B., wenn ein Befehl oder eine Anforderung, mit der Fahrspurzentrierungssteuerung zu beginnen, auftritt) 44a und einer Endposition 44b größer als die Entfernung zwischen der Anfangsposition 44a' und der Endposition 44b' ist. Ähnlich wird beim Vergleich der Fahrzeuge 10b und 10b' (während das Fahrzeug dem Übergangsmanöverweg 42 bzw. dem Übergangsmanöverweg 42' folgt) das Fahrzeug 10b' mit einem steileren Winkel in Bezug auf die Mittellinie 22 als das Fahrzeug 10b gedreht.
3 veranschaulicht graphisch ein Beispiel einer Wirkung verschiedener Sanftheitsgrade auf den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Graph 50 repräsentiert eine Darstellung der seitlichen Position in Abhängigkeit von der Zeit für ein Fahrzeug, das einen Übergang zur konservativen Fahrspurzentrierung 40 erfährt. Ähnlich repräsentiert der Graph 51 eine Darstellung der seitlichen Position in Abhängigkeit von der Zeit für ein Fahrzeug, das einen Übergang zur nicht konservativen Fahrspurzentrierung 40' erfährt. Die seitliche Position des Fahrzeugs wird in Meter von einem Referenzpunkt an dem Fahrzeug (z. B. einer Seite des Fahrzeugs, einer Mittellinie des Fahrzeugs oder einer Position einer Kamera oder eines anderen Sensors in dem Fahrzeug) zur Mitte einer Fahrspur, in der ein Fahrzeug fahren soll, gemessen. Die Mittellinie 22 repräsentiert eine gewünschte seitliche Endposition des Fahrzeugs. In dem in den Graphen 50 und 51 dargestellten Fall ist die Mittellinie 22 um 0,25 m gegenüber der gegenwärtigen Mitte der Fahrspur verlagert. Eine solche Verlagerung kann z. B. durch einen Fahrer ausgewählt werden, wenn der Fahrer eine zu enge Annäherung an eine Seite der Fahrspur (z. B. wegen Anwesenheit einer Leitplanke, Vegetation oder anderen Hindernissen oder eines Fahrrad- oder Fußgängerwegs auf dieser Seite der Fahrspur) vermeiden möchte. Alternativ kann ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung eine Verlagerung unter vorgegebenen Umständen automatisch auswählen.
Der Ursprung der Zeitachse der Graphen 50 und 51 beginnt in einem Beispiel etwa 0,5 Sekunden vor Initiierung der automatischen Fahrspur-Zentrierung zur Anfangszeit 46a. Zur Anfangszeit 46a wird die Fahrspur-Zentrierung initiiert. Zum Beispiel kann ein Fahrer eine Steuerung zum Initiieren der automatischen Fahrspurzentrierung betätigt haben. Alternativ kann ein Navigationssystem des Fahrzeugs festgestellt haben, dass das Fahrzeug von der Mittellinie seitlich weggedriftet ist, und eine Warnung an den Fahrer senden und die automatische Fahrspurzentrierung vorschlagen. Der Fahrer kann dann die Warnung ignorieren, eine Steuerung zum Abbrechen der Warnung betätigen oder kann eine Steuerung zum Initiieren der automatischen Fahrspurzentrierung betätigen. Nur im letzteren Fall wird daraufhin der automatische Fahrspurwechsel initiiert. In anderen Ausführungsformen können andere Arten der Initiierung der Fahrspurzentrierung verwendet werden.
Nach der Anfangszeit 46a nähert sich sowohl im Fall des konservativen Fahrspurübergangs zur Zentrierung 40 als auch im Fall des nicht konservativen Übergangs zur Fahrspurzentrierung 40' die seitliche Position des Fahrzeugs der seitlichen Position der Mittellinie 22 an. Zur Endzeit 46b für den Übergang über den konservativen Fahrspurzentrierungsübergang 40 und zur Endzeit 46b' für den Übergang über den nicht konservativen Fahrspurzentrierungsübergang 40' hat die seitliche Position des Fahrzeugs die Mittellinie 22, wie sie durch einen Parameter des Systems zur automatischen Fahrspurzentrierung definiert ist, erreicht und wird das Fahrzeug entlang eines auf die Fahrspur zentrierten Wegs geführt. Ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung kann z. B. auf eine Schwellenentfernung Bezug nehmen, um zu bestimmen, wann das Fahrzeug die Mittellinie 22 erreicht hat. Wenn die seitliche Entfernung des Fahrzeugs von der Mittellinie 22 kleiner als die Schwellenentfernung ist, kann das System zur automatischen Fahrspurzentrierung bestimmen, dass das Fahrzeug die Mittellinie 22 erreicht hat.
In dem Beispiel aus 3 beträgt die von dem Fahrzeug gefahrene seitliche Entfernung etwa einen halben Meter. Im Fall der konservativen Fahrspurzentrierung 40 wird diese seitliche Entfernung in etwa 7 Sekunden gefahren. Im Fall der nicht konservativen Fahrspurzentrierung 40' wird die seitliche Entfernung in etwa 4,5 Sekunden gefahren. Diese Differenz zwischen konservativer Fahrspurzentrierung 40 und nicht konservativer Fahrspurzentrierung 40' kann für einen Fahrer des Fahrzeugs wahrnehmbar sein. Es können andere Zeiten verwendet werden.
Unterschiedliche Fahrer können unterschiedliche Fahrstile haben oder können unterschiedliche Persönlichkeitszüge besitzen, die zu unterschiedlichen Präferenzen hinsichtlich der Fahrspurzentrierung führen. Zum Beispiel können einige Fahrer ein verhältnismäßig schnelles Manöver bevorzugen. Diese Fahrer können z. B. ungeduldig werden, wenn die Zeit zur Bewegung zur vollen Fahrspurzentrierung eine (subjektiv) übermäßige Zeitdauer erfordert, oder können das Gefühl haben, dass kein Manöver stattfindet. Andere Fahrer können andererseits eine sanftere Fahrt bevorzugen und können bevorzugen, dass der Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung langsam ausgeführt wird. Diese Fahrer können z. B. durch verhältnismäßig plötzliche Bewegungen des Fahrzeugs erschrecken oder sich physisch unwohl fühlen.
Ein Sanftheitsgrad für den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung kann durch einen Fahrer eines Fahrzeugs unter Verwendung einer geeigneten Steuerung ausgeführt werden. Die Steuerung kann z. B. unter Verwendung einer geeigneten Steuerung aus zwei oder mehr Optionen entlang einer Skale ausgewählt werden (wobei z. B. ein Ende der Skale mit ”sanfter” bezeichnet ist und das andere mit ”weniger sanft” bezeichnet ist).
Ein Wert eines (wie im Folgenden beschriebenen) Sanftheitsparameters kann sowohl von der Auswahl des Fahrers als auch von bekannten Eigenschaften des Fahrzeugs, das gefahren wird, abhängen. Zum Beispiel kann ein höheres Fahrzeug (z. B. ein LKW, ein Lieferwagen oder ein Bus) mit einem Bereich von Sanftheitsparametern versehen sein, die einen sanfteren Übergang zur Fahrspurzentrierung ermöglichen, als ihn ein kürzeres Fahrzeug (z. B. ein PKW) ermöglichen würde. Ein Sanftheitsparameter kann ebenfalls durch Handhabungseigenschaften eines Fahrzeugs oder durch einen typischen Fahrer oder Mitfahrer beeinflusst werden. Zum Beispiel kann ein Luxuswagen oder Familienwagen mit einem Bereich von Sanftheitsparametern versehen sein, die eine sanftere Fahrspurzentrierung ermöglichen, als dies bei einem Sportwagen der Fall wäre. Andere Eigenschaften können mit dem Gewicht und mit den Handhabungseigenschaften des Fahrzeugs in Beziehung stehen. Somit kann z. B. die automatische Fahrspurzentrierung in zwei verschiedenen Fahrzeugen, deren Fahrer ähnliche Sanftheitsgrade ausgewählt haben, tatsächlich automatisch mit unterschiedlichen Sanftheitsgraden betrieben werden, wie sie durch den Sanftheitsparameter bestimmt sind. Ein Fahrzeugaufzeichnungssystem kann Fahrgewohnheiten eines Fahrers aufzeichnen und einen Sanftheitsparameter dementsprechend einstellen.
Als ein weiteres Beispiel kann ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung von einem oder von mehreren Sensoren oder Empfängern eine Eingabe empfangen, die Witterungsbedingungen angibt. In diesem Fall kann ein Sanftheitsparameter außerdem durch Witterungsbedingungen (z. B. meteorologische Bedingungen, die eine wahrscheinliche Trockenheit oder Nässe einer Fahrbahn oder eine wahrscheinliche Anwesenheit oder Abwesenheit von Eis angeben) beeinflusst werden.
Die Berechnung eines Wegs für den Übergang zur automatischen Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann von einem eingegebenen, berechneten oder abgeleiteten Sanftheitsgrad und von einem entsprechenden Sanftheitsparameter in Übereinstimmung mit einem Wegberechnungsverfahren abhängen.
In Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestimmt ein Sanftheitszeitparameter die Zeitdauer, die für das Fahrzeug für den Übergang zur Fahrspurzentrierung z. B. durch Ausführen eines automatischen Fahrspurzentrierungsmanövers erforderlich ist, oder wird in sie umgesetzt. Daraufhin kann in Übereinstimmung mit dem Sanftheitszeitparameter ein Weg für die automatische Fahrspurzentrierung berechnet werden. Das Manöver kann z. B. durch das System 16 zur automatischen Fahrspurzentrierung gesteuert werden.
4A stellt das Ergebnis der Einstellung der Sanftheit eines Übergangs zur Fahrspurzentrierung durch Bestimmung einer Zeitdauer für den Abschluss des Übergangs zur Fahrspurzentrierung in einem Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt, in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. In Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform führt die Auswahl einer Sanftheit durch den Fahrer zur Bestimmung einer Zeitdauer, die erforderlich ist, um einen Übergang zur Fahrspurzentrierung auszuführen. Das Erhöhen der Zeitdauer, die für ein Fahrspurzentrierungsmanöver erforderlich ist, führt zu einem sanfteren Fahrspurzentrierungsbetrieb. Umgekehrt führt das Verringern der Zeitdauer zu einem weniger sanften Fahrspurzentrierungsbetrieb.
Bei jeder Position des Fahrzeugs 10 auf der Fahrspur 20 kann ein gewünschter Weg des Fahrzeugs 10 als eine Sammlung von Werten ausgedrückt werden, die durch einen Zeitparameter t parametrisiert sind. Diese Werte enthalten eine seitliche Entfernung 54 zwischen einem Referenzpunkt des Fahrzeugs 10 und der Mittellinie 22 (einer gewünschten Fahrtlinie, die relativ zur Fahrspur oder Straße außermittig sein kann), wobei die seitliche Entfernung 54 durch y_r repräsentiert sein kann. Eine Momentangeschwindigkeit des Fahrzeugs 10, die durch den Geschwindigkeitsvektor 56 angegeben ist, kann durch eine Geschwindigkeit v (die in eine Längskomponente v_x und in eine Querkomponente v_y zerlegt werden kann) und durch eine Fahrtrichtung φ repräsentiert werden. Jeder Punkt des Wegs kann außerdem durch eine Krümmung ρ charakterisiert werden.
Eine Zeit bis zum Abschluss der Fahrspurzentrierung, in dieser Ausführungsform der Sanftheitsparameter, kann durch t_LC repräsentiert sein. Der Parameter t_LC kann auf Daten beruhen, die direkt durch einen Fahrer eingegeben werden, oder kann durch ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung aus einem Sanftheitsgrad, der durch den Fahrer eingegeben wird, (z. B. unter Verwendung einer Tabelle oder einer Formel) abgeleitet oder umgesetzt werden. Üblicherweise beruht t_LC auf der seitlichen Entfernung 54 (wobei t_LC zunimmt, wenn die seitliche Entfernung 54 zunimmt). Ein größerer Wert von t_LC (eine längere Fahrspurzentrierungszeitdauer) führt zu einem sanfteren (konservativeren) Fahrspurzentrierungsmanöverweg 42, der mit einem kleineren Wert von t_LC zu einem weniger sanften (nicht konservativen) Fahrspurzentrierungsmanöverweg 42' führt.
Daraufhin kann ein gewünschter Fahrspurzentrierungsübergang-Manöverweg 42 oder 42' als ein normiertes Polynom fünften Grades mit Koeffizienten a₀–a₅ ausgedrückt werden: y_n(x) = a₀ + a₁x_n + a₂x 2 / n + a₃x 3 / n + a₄x 4 / n + a₅x 5 / n.
Die normierten Entfernungen x_n und y_n können als
ausgedrückt werden, wobei x eine Längsentfernung, gemessen von der Mitte des Fahrzeugs nach vorn, repräsentiert, y eine Querentfernung, gemessen (in diesem Fall nach links) von der Mitte des Fahrzeugs, repräsentiert und t eine von der Gegenwart an gemessene Zeit repräsentiert.
Der Weg kann in Übereinstimmung mit Stetigkeitsbedingungen berechnet werden. Eine erste Stetigkeitsbedingung erfordert, dass der Manöverweg 42 oder 42' in Übereinstimmung mit einer gegenwärtigen Relativposition (x_n = y_n = 0) und -bewegung (Relativrichtungswinkel null) des Fahrzeugs 10 beginnt, und kann als
ausgedrückt werden, wobei y' eine erste Ableitung nach x_n (dy_n/dx_n) repräsentiert und y'' eine zweite Ableitung nach x_n (d²y/dx_n ²) repräsentiert.
Eine zweite Stetigkeitsbedingung erfordert, dass das Ende des Manöverwegs 42 oder 42' zum Zeitpunkt t_LC mit der Mittellinie 22 zusammenfällt. Die zweite Stetigkeitsbedingung kann als
ausgedrückt werden, wobei φ₁ eine Relativrichtung des Endes des Manöverwegs 42 oder 42' relativ zur Anfangsfahrtrichtung (gegenwärtigen Fahrtrichtung) des Fahrzeugs 10 repräsentiert.
Die Gleichungen können gelöst werden, um die Parameter a₀–a₅ zu bestimmen. Zum Beispiel ist ein lineares Verfahren zum Lösen der Gleichungen durch Lee in der veröffentlichten US-Anmeldung 2009/0319113, die hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, beschrieben. Es können andere Sätze von Gleichungen zum Berechnen eines Wegs oder Manövers verwendet werden.
Wenn ein Manöverweg 42 oder 42' berechnet worden ist, kann die Lenkung des Fahrzeugs 10 eingestellt werden. Zum Beispiel kann eine Winkeldifferenz zwischen einer gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 und einer Fahrtrichtung in Übereinstimmung mit dem Manöverweg 42 oder 42' berechnet werden. Daraufhin kann die Lenkung des Fahrzeugs 10 in Übereinstimmung mit der berechneten Winkeldifferenz eingestellt werden. Diese Lenkungseinstellung ist z. B. von Lee in der veröffentlichten US-Anmeldung 2010/0228420, die hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist, beschrieben. Zum Beispiel kann ein Motor oder Servoelement (z. B. das in 1 gezeigte Servoelement 18) ein Lenkrad (z. B. das in 1 gezeigte Lenkrad 11) einstellen oder ein Lenksystem direkt einstellen, um die Lenkung des Fahrzeugs einzustellen.
4B ist ein Ablaufplan eines Verfahrens zum Einstellen einer Sanftheit der Fahrspurzentrierung durch Bestimmen einer Zeitdauer für den Abschluss bis zur Fahrspurzentrierung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das automatische Fahrspurzentrierungsverfahren 100 kann durch ein System zur automatischen Fahrspurzentrierung eines Fahrzeugs implementiert werden, das auf einer Fahrbahn, z. B. mit einer markierten Fahrspur, fährt.
Ein System oder eine Fähigkeit zur automatischen Fahrspurzentrierung des Fahrzeugs kann durch einen Fahrer des Fahrzeugs eingerückt werden oder zuvor eingerückt worden sein (Schritt 110). Zum Beispiel kann das System zur automatischen Fahrspurzentrierung durch einen Fahrer eines Fahrzeugs oder durch eine automatische Vorrichtung (z. B. eine automatische Lenkungssteuerung), die dem Fahrzeug zugeordnet ist, eingerückt werden. Das Einrücken des Systems zur automatischen Fahrspurzentrierung kann einer gegenwärtigen Verfügbarkeit unterliegen. Zum Beispiel kann die Verfügbarkeit in Übereinstimmung mit erfassten Verkehrs- oder Straßenbedingungen beschränkt sein.
Wenn das Fahrspurzentrierungssystem eingerückt worden ist, kann es die Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs initiieren, um das Fahrzeug so zu erhalten oder zu manövrieren, dass veranlasst wird, dass das Fahrzeug entlang einer vorgegebenen Mittellinie, z. B. einer markierten Fahrspur, fährt.
Ein Wert der Fahrspurzentrierungszeit t_LC wird erhalten oder angenommen (Schritt 120). Zum Beispiel kann ein vorläufiger Wert einer Fahrspurzentrierungszeit auf einer seitlichen Entfernung des Fahrzeugs von der Mittellinie beruhen (wobei der vorläufige Wert als Funktion der seitlichen Entfernung zunimmt). Der vorläufige Wert kann in Übereinstimmung mit einer gewünschten Sanftheit so eingestellt werden, dass t_LC erhalten wird. Zum Beispiel kann ein Sanftheitsgrad (der z. B. aus einer vom Fahrer ausgewählten Sanftheitsbewertung abgeleitet wird oder wenigstens teilweise auf einem im Voraus berechneten oder festgesetzten Wert für ein bestimmtes Fahrzeug oder für einen bestimmten Fahrzeugtyp beruht) in einen Multiplikator umgesetzt werden, der mit dem vorgegebenen Wert multipliziert werden kann, um t_LC zu erhalten. Die Zeit t_LC kann eine Zeit repräsentieren, die zum Abschließen eines Fahrspurzentrierungsmanövers erforderlich ist. Wenn das Fahrspurzentrierungsmanöver hier diskutiert ist, kann es die Zeit sein, die es dauert, von einem nicht durch die Fahrspurzentrierung gesteuerten Weg zu einem Weg entlang einer Mittellinie, der durch die Fahrspurzentrierung gesteuert wird, überzugehen.
Daraufhin kann auf der Grundlage einer Sensoreingabe und des erhaltenen Werts von t_LC ein gewünschter Fahrspurzentrierungsweg (z. B. ein Weg für den Übergang von der Nicht-Fahrspurzentrierung zu einem Weg entlang einer Mittellinie) berechnet werden (Schritt 130). Der Weg kann z. B. auf der Grundlage einer Funktion (z. B. einer Polynomialfunktion), die eine erfasste gegenwärtige Fahrtrichtung des Fahrzeugs sanft mit einer erfassten Mittellinie, wie sie durch Fahrspurmarkierungen bestimmt ist, verknüpft, berechnet werden. Ein Fahrspurzentrierungsübergangsweg für das Übergangsmanöver kann auf eine gegenwärtige Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu einer erfassten Mittellinie und auf die Zeit bis zum Abschluss gestützt werden.
Auf der Grundlage des berechneten Wegs kann eine Lenkungseinstellung berechnet werden (Schritt 140). Zum Beispiel kann eine Lenkungseinstellung auf der Grundlage einer Winkeldifferenz zwischen einer gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs und einer gewünschten Fahrtrichtung des Fahrzeugs auf der Grundlage des berechneten Werts berechnet werden. Daraufhin kann die Lenkungseinstellung als ein Winkel berechnet werden, um den die drehbaren Räder des Fahrzeugs eingeschlagen werden sollten, um eine geeignete Einstellung der Fahrzeugfahrtrichtung zu erzielen. Alternativ kann eine Lenkungseinstellung als ein Drehmoment berechnet werden, das auf die drehbaren Räder des Fahrzeugs angewendet werden muss.
Daraufhin kann das System zur automatischen Fahrspurzentrierung die Lenkung des Fahrzeugs steuern, um die Lenkung in Übereinstimmung mit der berechneten Lenkungseinstellung einzustellen (Schritt 150). Zum Beispiel kann ein geeigneter Befehl an ein elektrisches Servolenksystem oder an ein anderes Lenksystem des Fahrzeugs gesendet werden. Ein Motor oder Servoelement (z. B. das in 1 gezeigte Servoelement 18) kann ein Straßenrad (z. B. den in 1 gezeigten Reifen 8) oder ein Lenksystem direkt zum Einstellen der Lenkung des Fahrzeugs einstellen.
Die Sensoreingabe kann angeben, ob das Fahrzeug nach der Lenkungseinstellung entlang der Mittellinie der Fahrspur fährt (Schritt 160). Falls das Fahrzeug gegenwärtig entlang der Mittellinie fährt (z. B. die Länge des berechneten Wegs kleiner als ein Schwellenwert ist), wird der gegenwärtige automatische Übergang zur Fahrspurzentrierung mit der Sanftheitseinstellung abgeschlossen (Schritt 164). Falls nicht, können auf der Grundlage der gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs ein weiterer Weg und eine weitere Lenkungseinstellung berechnet und implementiert werden (Rückkehr zum Schritt 130).
Alternativ braucht der Weg nicht neu berechnet zu werden (z. B. ist die Krümmung der Mittellinie konstant und sind keine neuen Hindernisse erschienen). Falls das Fahrzeug in diesem Fall nicht das Ende des berechneten Wegs erreicht hat, kann die Lenkungseinstellung in der Weise berechnet und implementiert werden, dass das Fahrzeug entlang des berechneten Wegs weiter fährt (Rückkehr zu Schritt 140).
An irgendeinem Punkt kann ein Fahrer des Fahrzeugs oder ein dem System zur automatischen Fahrspurzentrierung zugeordneter Prozessor entscheiden, ob das System zur automatischen Fahrspurzentrierung ausgerückt werden soll (Schritt 168). Im Ergebnis einer Entscheidung zum Ausrücken wird das System zur automatischen Fahrspurzentrierung ausgerückt (Schritt 170). Zum Beispiel kann der Fahrer wünschen, das Fahrzeug manuell zu lenken, oder kann das System zur automatischen Fahrspurzentrierung Bedingungen detektieren, die eine Fahrersteuerung des Fahrzeugs erfordern. Falls das System zur automatischen Fahrspurzentrierung nicht ausgerückt wird, können ein Weg und die Lenkungseinstellungen auf der Grundlage der gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs weiter berechnet und implementiert werden, um die Fahrt entlang der Mittellinie zu halten (Rückkehr zu Schritt 130).
Es können andere Betriebe oder Reihen von Betrieben verwendet werden.
Ausführungsformen der Erfindung können einen Artikel wie etwa ein computer- oder prozessorlesbares nicht temporäres Ablagemedium wie etwa z. B. einen Speicher, eine Festplatte oder einen USB-Flash-Speicher enthalten, der bzw. die Anweisungen, z. B. durch einen Computer ausführbare Anweisungen, codiert, enthält oder speichert, die, wenn sie durch einen Prozessor oder Controller ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor oder Controller hier offenbarte Verfahren ausführt.
Ein prozessorlesbares nicht temporäres Ablagemedium kann z. B. irgendeinen Plattentyp einschließlich Disketten, optischer Platten, CD-ROMs, magnetooptischer Platten, Nur-Lese-Speicher (ROMs), Schreib-Lese-Speicher (RAMs), elektrisch programmierbare Nur-Lese-Speicher (EPROMs), elektrisch löschbare und programmierbare Nur-Lese-Speicher (EEPROMs), magnetische oder optische Karten oder irgendeinen anderen Typ eines zum Speichern elektronischer Anweisungen geeigneten Mediums enthalten. Es wird gewürdigt werden, dass eine Vielzahl von Programmiersprachen verwendet werden können, um die wie hier beschriebenen Lehren der Erfindung zu implementieren.
Merkmale verschiedener hier diskutierter Ausführungsformen können mit anderen hier diskutierten Ausführungsformen verwendet werden. Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung ist zu Veranschaulichungs- und Beschreibungszwecken dargestellt worden. Sie soll weder erschöpfend sein noch die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränken. Der Fachmann auf dem Gebiet wird würdigen, dass im Licht der obigen Lehre viele Änderungen, Veränderungen, Ersetzungen, Abwandlungen und Entsprechungen möglich sind. Somit sollen die beigefügten Ansprüche selbstverständlich alle solche Änderungen und Abwandlungen, die im wahren Erfindungsgedanken liegen, enthalten.

Claims

Verfahren, das umfasst: Annehmen einer Zeit bis zum Abschluss eines Übergangs zu einem Fahrspurzentrierungsmanöver für ein Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt; Berechnen eines Fahrspurzentrierungswegs für das Manöver auf der Grundlage einer erfassten gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu einer erfassten Mittellinie, wie durch die Zeit bis zum Abschluss bestimmt; Berechnen einer Lenkungseinstellung, die für das Fahrzeug zum Ausführen des Manövers in Bezug auf den berechneten Fahrspurzentrierungsweg erforderlich ist; und Anwenden der Lenkungseinstellung auf das Fahrzeug.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Lenkungseinstellung eine Winkeleinstellung eines drehbaren Lenkrads des Fahrzeugs umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das das Bestimmen der Zeit bis zum Abschluss auf der Grundlage eines Sanftheitsgrads des Fahrspurzentrierungsmanövers umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen eines Fahrspurzentrierungswegs das Bestimmen von Koeffizienten einer normierten Polynomialgleichung fünften Grades umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen des Fahrspurzentrierungswegs das Berechnen eines Wegs umfasst, der die erfasste gegenwärtige Fahrtrichtung sanft mit der erfassten Mittellinie verbindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der Lenkungseinstellung das Berechnen eines Winkels zwischen der erfassten gegenwärtigen Fahrtrichtung und dem berechneten Fahrspurzentrierungsweg umfasst.
Computerlesbares nicht temporäres Ablagemedium, das Anweisungen enthält, die, wenn sie durch einen Prozessor ausgeführt werden, veranlassen, dass der Prozessor das folgende Verfahren ausführt: Fahren auf einer Fahrbahn; Berechnen eines Fahrspurzentrierungswegs für das Manöver auf der Grundlage einer erfassten gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu einer erfassten Mittellinie, wie durch die Zeit bis zum Abschluss bestimmt; Berechnen einer Lenkungseinstellung, die für das Fahrzeug zum Ausführen des Manövers in Bezug auf den berechneten Fahrspurzentrierungsweg erforderlich ist; und Anwenden der Lenkungseinstellung auf das Fahrzeug.
Computerlesbares nicht temporäres Ablagemedium nach Anspruch 7, wobei die Lenkungseinstellung eine Winkeleinstellung eines drehbaren Lenkrads des Fahrzeugs umfasst.
System, das umfasst: einen Speicher; und einen Prozessor, der konfiguriert ist zum: Erhalten einer Zeit bis zum Abschluss eines Übergangs zum Fahrspurzentrierungsmanöver für ein Fahrzeug, das auf einer Fahrbahn fährt; Berechnen eines Fahrspurzentrierungswegs für das Manöver auf der Grundlage einer erfassten gegenwärtigen Fahrtrichtung des Fahrzeugs relativ zu einer erfassten Mittellinie, wie durch die Zeit bis zum Abschluss bestimmt; Berechnen einer Lenkungseinstellung, die für das Fahrzeug zum Ausführen des Manövers in Bezug auf den berechneten Fahrspurzentrierungsweg erforderlich ist; und Anwenden der Lenkungseinstellung auf das Fahrzeug.
System nach Anspruch 9, wobei die Lenkungseinstellung eine Winkeleinstellung eines drehbaren Lenkrads des Fahrzeugs umfasst.